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《鋰離子電池電化學(xué)阻抗測(cè)試方法》編制說明(征求意見稿)任務(wù)簡(jiǎn)介任務(wù)來源本項(xiàng)目是根據(jù)中國電池工業(yè)協(xié)會(huì)“關(guān)于2024年中國電池工業(yè)協(xié)會(huì)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)(第一批)立項(xiàng)公告”(中電池協(xié)【2024】02號(hào)),申請(qǐng)?zhí)枺?023023,項(xiàng)目名稱“鋰離子電池電化學(xué)阻抗測(cè)試方法”進(jìn)行制訂。主要起草單位為國聯(lián)汽車動(dòng)力電池研究院有限責(zé)任公司等。制定本標(biāo)準(zhǔn)的目的通過制定本標(biāo)準(zhǔn),建立起鋰離子電池電化學(xué)阻抗測(cè)試的評(píng)價(jià)方法,為鋰離子電池的熱管理、電池的安全監(jiān)測(cè)、電池的老化、電池的健康狀態(tài)估計(jì)及壽命預(yù)測(cè)提供可靠的數(shù)據(jù)支撐;為鋰離子電池的中材料的動(dòng)力學(xué)研究提供幫助,為電池性能的優(yōu)化和新材料的開發(fā)提供指導(dǎo)意義。制定本標(biāo)準(zhǔn)的意義近年來,在各國優(yōu)惠政策扶持和推動(dòng)下,全球電動(dòng)汽車市場(chǎng)呈快速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì),中國電動(dòng)汽車表現(xiàn)尤為亮眼。電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的加速發(fā)展,不僅引領(lǐng)汽車行業(yè)重大變革,也推進(jìn)汽車相關(guān)產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展。2013年以來,隨著各國支持政策推動(dòng),新能源汽車發(fā)展迅速。2021年全球包括純電動(dòng)、插電混動(dòng)和燃料電池在內(nèi)的新能源乘用車銷量623萬輛,同比增長(zhǎng)118.6%。根據(jù)國際能源署的預(yù)測(cè),基于現(xiàn)有政策和汽車行業(yè)目標(biāo),全球電動(dòng)汽車2030年銷售份額展望已增加至35%。在中國、歐盟和美國,到2030年電動(dòng)汽車占總汽車銷量的平均份額預(yù)計(jì)將上升到60%左右。在中國,新能源汽車包括純電動(dòng)、插電混動(dòng)和燃料電池。而在全球范圍內(nèi),新能源汽車通常也包括混合動(dòng)力汽車。2021年全球混合動(dòng)力乘用車銷量314萬輛,同比增長(zhǎng)36.52%。受益于政策的優(yōu)惠,我國新能源汽車市場(chǎng)從2014年開始快速發(fā)展,根據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,2021年我國新能源汽車銷量爆發(fā)式增長(zhǎng),達(dá)到352.1萬輛,同比增長(zhǎng)157.6%。2012年-2021年,我國新能源汽車銷量從2012年的1.28萬輛到2021年的352.1萬輛,實(shí)現(xiàn)了跨越式發(fā)展。2023年全球新能源汽車銷量達(dá)1438萬輛,中國新能源汽車銷量達(dá)949萬輛,市場(chǎng)占有率已達(dá)66%,達(dá)到歷史新高。新能源汽車的迅猛增長(zhǎng),帶動(dòng)著動(dòng)力電池的增長(zhǎng),2023年全年動(dòng)力電池的累計(jì)裝車量達(dá)到378.7GWh,累計(jì)同比增長(zhǎng)31.6%,而隨著電池的使用量增加,電池的一些問題比如電池的老化評(píng)估檢測(cè)、電池的健康狀態(tài)預(yù)測(cè)、電池的安全運(yùn)行、電池的運(yùn)行成本控制、電池的管理系統(tǒng)的開發(fā)等持續(xù)受到關(guān)注,電化學(xué)阻抗技術(shù)因其無損測(cè)量以及快捷方便的優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于電池的檢測(cè)中。如通過測(cè)試電化學(xué)技術(shù)構(gòu)建頻域,建立特征參數(shù)與電池的健康狀態(tài)的定量關(guān)系模型——等效電路模型,再利用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的方法構(gòu)建了EIS數(shù)據(jù)和電池的健康狀態(tài)之間的定量關(guān)系模型,評(píng)估預(yù)測(cè)電池的健康狀態(tài);如通過電化學(xué)阻抗技術(shù)得到的阻抗數(shù)據(jù)集成到電池管理系統(tǒng)(BMS)中,實(shí)現(xiàn)對(duì)電池狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和優(yōu)化管理,提高電池使用效率和整車性能。目前國內(nèi)外還沒有專門的針對(duì)電池阻抗的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn),在IEC61960-3:2017《含堿性電池或其它非酸性電解質(zhì)二次鋰電芯和電池》中規(guī)定了在特定頻率下的,依據(jù)交流方均根電流值和交流方均根電壓值計(jì)算交流阻抗值。但是對(duì)于連續(xù)性的頻率下的阻抗測(cè)試并沒有做出規(guī)定,以及沒有相對(duì)應(yīng)的模擬計(jì)算方法,因此需要建立一種簡(jiǎn)潔有效的測(cè)試方法來對(duì)電化學(xué)阻抗進(jìn)行評(píng)估。《鋰離子電池電化學(xué)阻抗測(cè)試方法》標(biāo)準(zhǔn)(以下簡(jiǎn)稱“本標(biāo)準(zhǔn)”),有助于為動(dòng)力電池阻抗的測(cè)試提供重要的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)支撐,便于動(dòng)力電池及其它類型電池在統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上進(jìn)行品質(zhì)評(píng)價(jià),引導(dǎo)和促進(jìn)整個(gè)電池行業(yè)健康有序地發(fā)展。實(shí)施任務(wù)的組織簡(jiǎn)介⑴歸口管理單位:中國電池工業(yè)協(xié)會(huì)。中國電池工業(yè)協(xié)會(huì),英文名稱
CHINABATTERYINDUSTRYASSOCIATION,縮寫CBIA,成立于1988年,經(jīng)國家民政部注冊(cè)批準(zhǔn),具有法人資格,為跨地區(qū)、跨部門、跨所有制的國家一級(jí)協(xié)會(huì)。中國電池工業(yè)協(xié)會(huì)是在中華人民共和國民政部登記的社會(huì)團(tuán)體,本會(huì)的黨建領(lǐng)導(dǎo)機(jī)關(guān)是中央社會(huì)工作部。中國電池工業(yè)協(xié)會(huì)的宗旨是:為會(huì)員服務(wù),反映企業(yè)和行業(yè)訴求,規(guī)范企業(yè)和行業(yè)的行為,維護(hù)會(huì)員的合法權(quán)益。貫徹執(zhí)行國家的政策法令,促進(jìn)全行業(yè)經(jīng)濟(jì)、技術(shù)和管理水平的不斷提高,推動(dòng)全行業(yè)的發(fā)展。中國電池工業(yè)協(xié)會(huì)的職能是:對(duì)電池工業(yè)的政策提出建議,起草電池工業(yè)的發(fā)展規(guī)劃和電池產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn),組織有關(guān)科研項(xiàng)目和技術(shù)改造項(xiàng)目的鑒定,開展技術(shù)咨詢、信息統(tǒng)計(jì)、信息交流、人才培訓(xùn),為行業(yè)培育市場(chǎng),
組織國際國內(nèi)電池展覽會(huì),協(xié)調(diào)企業(yè)生產(chǎn)、銷售和出口工作中的問題。中國電池工業(yè)協(xié)會(huì)通過管理、協(xié)調(diào)、服務(wù)和建立健全行規(guī)行約,強(qiáng)化全行業(yè)自律性管理,為政府和企業(yè)服務(wù),在政府和企業(yè)之間起橋梁和紐帶作用。貫徹執(zhí)行國家的政策法規(guī),維護(hù)企業(yè)合法權(quán)益,促進(jìn)全行業(yè)經(jīng)濟(jì)技術(shù)水平和管理水平的不斷提高,推動(dòng)全行業(yè)發(fā)展。⑵組織實(shí)施單位:中國電池工業(yè)協(xié)會(huì)電氣裝備分會(huì)。⑶本標(biāo)準(zhǔn)起草工作組組長(zhǎng)單位:國聯(lián)汽車動(dòng)力電池研究院有限責(zé)任公司。國聯(lián)汽車動(dòng)力電池研究院有限責(zé)任公司(以下簡(jiǎn)稱“國聯(lián)研究院”)是在工業(yè)和信息化部指導(dǎo)下,由有研集團(tuán)牽頭發(fā)起,聯(lián)合國內(nèi)多家整車企業(yè)、動(dòng)力電池企業(yè)、材料企業(yè)和社會(huì)資本共同組建成立,股東單位14家,包括有研集團(tuán)、華鼎新動(dòng)力基金2家并列大股東,中國一汽、上汽集團(tuán)等8家整車制造企業(yè),寧德時(shí)代等4家動(dòng)力電池及配套材料企業(yè),總注冊(cè)資本9.3億元。國聯(lián)研究院主要開展新能源汽車用動(dòng)力電池共性技術(shù)研發(fā)、動(dòng)力電池及關(guān)鍵材料測(cè)試驗(yàn)證、鋰電產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造及中試孵化三大主營業(yè)務(wù)。2016年6月,在工信部的支持下,依托國聯(lián)研究院,建成我國首個(gè)國家制造業(yè)創(chuàng)新中心-國家動(dòng)力電池創(chuàng)新中心。外延構(gòu)建中國汽車動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟,目前聯(lián)盟成員單位180余家。2019年獲批成立“國家動(dòng)力電池檢測(cè)試驗(yàn)中心”,2020年獲批成立“國家車用動(dòng)力電池產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)檢測(cè)中心”,是我國新能源汽車動(dòng)力電池行業(yè)唯一一家具備動(dòng)力電池研發(fā)和中試試制能力的第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)。近三年收入總體呈上升趨勢(shì),2021年收入為5930.83萬元,2022年收入為12920.69萬元,較去年同比上升118%;2023年收入為13040.63萬元,較去年同期略有增長(zhǎng)。國聯(lián)研究院累計(jì)承擔(dān)了數(shù)十項(xiàng)國家級(jí)科技計(jì)劃項(xiàng)目、申請(qǐng)專利500余項(xiàng),授權(quán)專利300余項(xiàng),獲得三次省部級(jí)一等獎(jiǎng)。為充分利用粵深港澳區(qū)域成熟的動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)集群和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)氛圍,加快下一代電池及材料的技術(shù)創(chuàng)新和成果轉(zhuǎn)化。國聯(lián)研究院與有研(廣東)新材料研究院在佛山聯(lián)合設(shè)立廣東分中心,建設(shè)了動(dòng)力電池及系統(tǒng)功能特性等測(cè)試驗(yàn)證能力。目前,得到包括比亞迪等在內(nèi)龍頭企業(yè)的高度認(rèn)可。公司參與了GB/T31486、GB/T31484、GB38031等多項(xiàng)鋰離子電池國標(biāo)的制修定工作,是目前電動(dòng)汽車鋰離子電池技術(shù)創(chuàng)新孵化中心,具有鋰離子電池關(guān)鍵材料、鋰離子電池等設(shè)計(jì)、研發(fā)、檢測(cè)和試制能力。目前,檢測(cè)試驗(yàn)中心服務(wù)覆蓋高精尖客戶,在新能源汽車銷量排名前10企業(yè)中,服務(wù)企業(yè)占比達(dá)60%;在動(dòng)力電池裝機(jī)量排名前10企業(yè)中,服務(wù)企業(yè)達(dá)70%。另外正在規(guī)劃新的分中心,進(jìn)一步提高中心的影響力和市場(chǎng)占有率。主要工作過程1)本標(biāo)準(zhǔn)自2023年開始開展預(yù)先研究工作,標(biāo)準(zhǔn)起草工作組組織了多次標(biāo)準(zhǔn)討論會(huì)。2024年1月項(xiàng)目批準(zhǔn)后,在原預(yù)先研究的基礎(chǔ)上對(duì)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容進(jìn)行了進(jìn)一步討論和驗(yàn)證。2)2024年6月20日,書處在北京市組織召開了《鋰離子電池電化學(xué)阻抗測(cè)試方法》本標(biāo)準(zhǔn)起草工作組第一次會(huì)議?!?)國聯(lián)汽車動(dòng)力電池研究院有限責(zé)任公司、有研(廣東)新材料技術(shù)研究院、中國第一汽車集團(tuán)有限公司、云山動(dòng)力(寧波)有限公司、遠(yuǎn)景動(dòng)力(江蘇)技術(shù)有限公司、北京新能源汽車股份有限公司、榮感盟固利新能源科技股份有限公司、蘇州清陶新能源科技有限公司以及多氟多新能源科技有限公司9家單位的專家參加了會(huì)議。一一會(huì)議重點(diǎn)討論了鋰離子電池電化學(xué)阻抗測(cè)試方法及測(cè)試對(duì)象劃分,測(cè)試條件的依據(jù)等問題,并就相關(guān)議題達(dá)成一致。4)2024年7月13日起草工作組組長(zhǎng)單位根據(jù)第一次會(huì)議對(duì)本標(biāo)準(zhǔn)的討論結(jié)果對(duì)標(biāo)準(zhǔn)草稿進(jìn)行了修改,形成了標(biāo)準(zhǔn)討論(第1版)書處將標(biāo)準(zhǔn)討論(第1版)發(fā)送標(biāo)準(zhǔn)起草工作組成員單位征求修改、完善意見。“5)2024年7月17日,秘書處在北京市組織召開了《鋰離子電池電化學(xué)阻抗測(cè)試方法》標(biāo)準(zhǔn)起草工作組第二次會(huì)議。6)中國第一汽車集團(tuán)有限公司、長(zhǎng)春汽車檢測(cè)中心有限責(zé)任公司、云山動(dòng)力(寧波)有限公司、蘇州清陶新能源科技有限公司、多氟多新能源科技有限公司、遠(yuǎn)景動(dòng)力(江蘇)技術(shù)有限公司、榮盛盟固利新能源科技股份有限公司、北汽新能源藍(lán)谷動(dòng)力系統(tǒng)分公司、國聯(lián)汽車動(dòng)力電池研究院有限責(zé)任公司、有研(廣東)新材料技術(shù)研究院等派代表參加了會(huì)議。7)本標(biāo)準(zhǔn)起草工作組組長(zhǎng)單位報(bào)告了對(duì)標(biāo)準(zhǔn)文本的修改意見,工作組成員單位有關(guān)專家報(bào)告了對(duì)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試工況等方面的修訂意見。8)會(huì)議詳細(xì)討論了本標(biāo)準(zhǔn)討論稿(第1版)的內(nèi)容,對(duì)需要修改、完善的內(nèi)容進(jìn)行了確認(rèn),并就相關(guān)問題達(dá)成一致。編制原則,標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍、主要內(nèi)容編制原則⑴按照GB/T1.1-2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分:標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的要求和規(guī)定編制。⑵結(jié)合電動(dòng)汽車動(dòng)力電池的使用狀況,確定鋰離子電池單體的電化學(xué)阻抗測(cè)試相關(guān)的測(cè)試方法要求。⑶調(diào)研了動(dòng)力電池單體的類型種類,包括了電池的基本使用的類型,滿足大多數(shù)電池電化學(xué)阻抗測(cè)試的要求,促進(jìn)行業(yè)技術(shù)進(jìn)步,更好滿足動(dòng)力電池單體使用的需求。標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍本標(biāo)準(zhǔn)適用于電動(dòng)汽車上的鋰離子電池單體,包括軟包電池、方型電池。其它儲(chǔ)能類、消費(fèi)類的電池可參考本標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試方法要求。標(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)容本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了以動(dòng)力電池單體為測(cè)試對(duì)象,在一定溫度環(huán)境下,通過電化學(xué)工作站對(duì)電池進(jìn)行阻抗的測(cè)試,并對(duì)阻抗譜圖做等效電路分析,獲取電化學(xué)阻抗譜中各個(gè)階段對(duì)應(yīng)的阻抗值。本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的電化學(xué)阻抗測(cè)試的條件,包括測(cè)試頻率、激勵(lì)電流或者激勵(lì)電壓、采集點(diǎn)。見下表:表1參數(shù)設(shè)置表測(cè)試對(duì)象激勵(lì)電流模式測(cè)試頻率(高頻)測(cè)試頻率(低頻)激勵(lì)電流幅值/A采集點(diǎn)軟包電池106Hz0.1(25℃~50℃)/0.01(-20℃~25℃)2-56/10方形電池106Hz0.1(25℃~50℃)/0.01(-20℃~25℃)5-106/10表2參數(shù)設(shè)置表測(cè)試對(duì)象激勵(lì)電壓模式測(cè)試頻率(高頻)測(cè)試頻率(低頻)激勵(lì)電壓幅值/mV采集點(diǎn)軟包電池106Hz0.1(25℃~50℃)/0.01(-20℃~25℃)5或106/10方形電池106Hz0.1(25℃~50℃)/0.01(-20℃~25℃)2或56/10本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的數(shù)據(jù)處理中常用的等效電路的擬合模型如下圖:其中:Rb——?dú)W姆阻抗,阻抗譜圖與阻抗實(shí)部坐標(biāo)的第一個(gè)交點(diǎn)值;Rs/Cs——膜的電阻/電容,與高頻部分的阻抗譜圖半圓對(duì)應(yīng);Rct/Cdl——電荷傳遞電阻/電雙層電容,與中頻部分阻抗譜圖半圓對(duì)應(yīng);W——Warburg阻抗,即鋰離子在電極材料中的擴(kuò)散阻抗。四、試驗(yàn)方法確定情況本標(biāo)準(zhǔn)主要鋰離子電池電化學(xué)阻抗的試驗(yàn)方法,在方法參數(shù)的確定方面進(jìn)行了相應(yīng)試驗(yàn)和驗(yàn)證。試驗(yàn)方法確定情況如下:測(cè)試參數(shù)-保溫時(shí)間對(duì)電池進(jìn)行不同時(shí)間下的保溫,測(cè)試其保溫時(shí)間對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響,在常溫階段,電池內(nèi)外的溫度是一致的,測(cè)試的結(jié)果不明顯,主要是通過測(cè)試在低溫條件下評(píng)估電池保溫的時(shí)間,環(huán)境箱溫度調(diào)到-20℃,將電池放置在環(huán)境箱中30min,1h,2h,3h后測(cè)試阻抗。其結(jié)果如圖1,圖1不同保溫時(shí)間的阻抗譜圖以上結(jié)果看出,經(jīng)過2h-3h保溫后,阻抗譜穩(wěn)定,所以保溫時(shí)間選擇2h-3h。測(cè)試參數(shù)-頻率測(cè)試時(shí)需要對(duì)頻率進(jìn)行設(shè)置,根據(jù)市場(chǎng)的調(diào)研以及參與單位的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),頻率設(shè)置的高頻區(qū)是106Hz,這個(gè)頻率下可以測(cè)試出更多的感抗的信息。對(duì)于低頻區(qū)的選擇則是根據(jù)測(cè)試阻抗時(shí)候的溫度不同而做出相應(yīng)的改變,因?yàn)榈蜏貭顟B(tài)下的電池的阻抗是比常溫狀態(tài)下的阻抗大的,需要更低頻率下的測(cè)試得到相應(yīng)的完整的譜圖。設(shè)置參數(shù)如表1進(jìn)行測(cè)試,判定常溫及高溫情況下低頻率的選擇情況。表1測(cè)試參數(shù)序號(hào)測(cè)試對(duì)象參數(shù)1單體電池高頻/Hz低頻/Hz測(cè)試溫度/℃保溫時(shí)間/h采集點(diǎn)21060.12521031060.0125210410600150210圖2軟包電池不同低頻不同溫度(高溫)下阻抗譜圖圖3方形電池不同低頻不同溫度(高溫)下阻抗譜圖從圖2以及圖3的測(cè)試結(jié)果可以看出,常溫到高溫階段下,低頻0.01Hz和0.1Hz的阻抗譜線基本一致,對(duì)于低頻區(qū)電極材料中鋰離子的擴(kuò)散區(qū)域的分析不受影響,所以為節(jié)省測(cè)試時(shí)間可以選擇低頻率為0.1Hz。設(shè)置參數(shù)如表2進(jìn)行測(cè)試,判定低溫情況下低頻率的選擇情況。表2測(cè)試參數(shù)序號(hào)測(cè)試對(duì)象參數(shù)1單體電池高頻/Hz低頻/Hz測(cè)試溫度/℃保溫時(shí)間/h采集點(diǎn)21060.1-531031060.01-531041060.1-2031051060.01-20310圖4軟包電池不同低頻不同溫度(低溫)下阻抗譜圖圖5方形電池不同低頻不同溫度(低溫)下阻抗譜圖從圖4以及圖5的測(cè)試結(jié)果可以看出,低溫階段下,電池的內(nèi)阻變大,低頻0.1Hz的條件下電極材料中鋰離子的擴(kuò)散區(qū)域的曲線未顯示出來,頻率不夠?qū)е逻@種現(xiàn)象,而低頻0.01Hz的條件下是可以滿足鋰離子的擴(kuò)散區(qū)域的分析,對(duì)于更低頻率0.001Hz來說,由于每次的測(cè)試時(shí)間是2小時(shí),對(duì)于測(cè)試阻抗是不合適的,綜上在低溫階段的參數(shù)使用上0.01Hz是滿足測(cè)試需求的。測(cè)試參數(shù)-激勵(lì)電壓測(cè)試時(shí)需要激勵(lì)模式進(jìn)行選擇,目前激勵(lì)模式可以選擇激勵(lì)電壓模式和激勵(lì)電壓模式。根據(jù)根據(jù)市場(chǎng)的調(diào)研以及參與單位的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),激勵(lì)電壓主要是2mV,5mV,10mV這3個(gè)設(shè)置值,對(duì)不同種類電池進(jìn)行25℃下的溫度測(cè)試保溫2-3h,進(jìn)行不同激勵(lì)電壓值的測(cè)試,測(cè)試結(jié)果如圖6,圖7。圖6方形電池25℃下不同激勵(lì)電壓的阻抗譜圖圖7軟包電池25℃下不同激勵(lì)電壓的阻抗譜圖從圖6測(cè)試結(jié)果可以看出,2mV和5mV的激勵(lì)電壓下的測(cè)試結(jié)果是相差不大的,10mV的激勵(lì)電壓下,儀器的瞬時(shí)最高電流超過20A,超過了一般的電化學(xué)工作站的量程,所以方形電池的激勵(lì)電壓的選擇是2mV或者5mV。從圖7測(cè)試結(jié)果可以看出,軟包電池在3個(gè)不同的激勵(lì)電壓下,5mV和10mV的曲線是相差不大的,2mV的激勵(lì)電壓下的曲線與其他兩個(gè)有點(diǎn)偏差的,因?yàn)檐洶姵匾话闶钳B片的工藝的,內(nèi)阻會(huì)比方形電池的稍大,2mV的激勵(lì)電壓下產(chǎn)生的電流也比較小,對(duì)儀器的要求比較高,所以綜上軟包電池的激勵(lì)電壓的選擇是5mV或者10mV。測(cè)試參數(shù)-激勵(lì)電流測(cè)試時(shí)另一種激勵(lì)模式是激勵(lì)電流模式,根據(jù)根據(jù)市場(chǎng)的調(diào)研以及參與單位的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),電化學(xué)工作站的量程有5A、10A、20A的,以電化學(xué)工作站的量程20A為例實(shí)際測(cè)試是參數(shù)的設(shè)置則不能超過12A,所以對(duì)不同電池進(jìn)行不同激勵(lì)電流的測(cè)試,測(cè)試溫度是25℃,保溫時(shí)間是2-3h,測(cè)試結(jié)果如圖8,圖9。圖8軟包電池25℃下不同激勵(lì)電流的阻抗譜圖圖9方形電池25℃下不同激勵(lì)電流的阻抗譜圖從圖8測(cè)試結(jié)果可以看出,軟包電池在設(shè)置1A的激勵(lì)電流時(shí),由于激勵(lì)電流振幅較小,曲線的數(shù)據(jù)點(diǎn)零散,對(duì)后期數(shù)據(jù)分析不利,2A-8A的激勵(lì)電流下,阻抗的曲線譜圖是完整不零散的,考慮到軟包電池的容量值是相對(duì)偏小的,結(jié)合工作站的量程使用,選擇激勵(lì)振幅是2A-5A的區(qū)間;同樣的從圖9測(cè)試結(jié)果可以看出,2A和3A的激勵(lì)電流條件下,曲線的數(shù)據(jù)點(diǎn)零散,5A-10A的阻抗的曲線譜圖是完整不零散的,所以方形電池的激勵(lì)電流使用區(qū)間設(shè)置為5A-10A。數(shù)據(jù)處理應(yīng)用合適的擬合模型對(duì)測(cè)試得到的電化學(xué)阻抗譜圖(奈奎斯特圖或者波特圖)進(jìn)行擬合計(jì)算,得到測(cè)試阻抗。根據(jù)大多數(shù)的電化學(xué)阻抗譜圖結(jié)果看,圖1的等效電路可作為常用的擬合模型,數(shù)據(jù)處理軟件可采用Zview、ZSimpWin、EIS300、LEVMW、Impedancespectroscopy、AutolabNova等,帶入如圖10的等效電路模型,擬合偏差(dev)越小,代表擬合效果越好。最后擬合計(jì)算得到電化學(xué)阻抗譜圖中各個(gè)階段對(duì)應(yīng)的阻抗值(Rb,Rct,Rs,W等)。其中:Rb——?dú)W姆阻抗,阻抗譜圖與阻抗實(shí)部坐標(biāo)的第一個(gè)交點(diǎn)值;Rs/Cs——膜的電阻/電容,與高頻部分的阻抗譜圖半圓對(duì)應(yīng);Rct/Cdl——電荷傳遞電阻/電雙層電容,與中頻部分阻抗譜圖半圓對(duì)應(yīng);W——Warburg阻抗,即鋰離子在電極材料中的擴(kuò)散阻抗。以圖11為例,對(duì)電化學(xué)阻抗譜進(jìn)行擬合計(jì)算,最數(shù)據(jù)處理,測(cè)試條件是:測(cè)試溫度25℃,保溫2h,頻率為106Hz-0.1Hz,應(yīng)用圖10等效電路圖求得阻抗值如表3圖11方形電池阻抗譜圖表3擬合阻抗值項(xiàng)目RbRsRctCsCdlW擬合值0.032ohm0.018ohm37.44ohm0.035F394351F涉及專利情況說明本標(biāo)準(zhǔn)不涉及專利。預(yù)期達(dá)到的社會(huì)效益等情況促進(jìn)電動(dòng)汽車行業(yè)發(fā)展本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的電池電化學(xué)阻抗的測(cè)試方法具有先進(jìn)性,通過電化學(xué)阻抗對(duì)鋰離子電池正負(fù)極材料分析、鋰離子脫嵌動(dòng)力學(xué)參數(shù)研究、固體電解質(zhì)、界面反應(yīng)和SOC預(yù)測(cè)等方面的研究應(yīng)用,有助于降低電池成本、提高續(xù)航里程,支持電動(dòng)汽車行業(yè)的發(fā)展。促進(jìn)電池行業(yè)
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