不同SOC下10A/30A大電流擾動EIS測試——大容量動力電池研究的新探索

常規(guī)低擾動 EIS 的核心前提是 “電池電化學(xué)系統(tǒng)處于線性區(qū)"，即阻抗不隨信號幅度變化。但大容量鋰電池因電極結(jié)構(gòu)復(fù)雜（厚電極、多活性物質(zhì)層）、離子傳輸路徑長、界面反應(yīng)活躍，在實(shí)際運(yùn)行中（如大電流充放電）必然進(jìn)入 “非線性區(qū)"，此時(shí)低擾動測試的結(jié)果與真實(shí)狀態(tài)偏差極大。

      高擾動 EIS 的關(guān)鍵價(jià)值在于：通過更大幅度的信號激發(fā)電池內(nèi)部深層電化學(xué)過程，捕捉 “阻抗隨擾動幅度的變化規(guī)律"，暴露低擾動測試無法發(fā)現(xiàn)的非線性特征。通過模擬 “實(shí)際工況下的信號強(qiáng)度"，使測試環(huán)境與應(yīng)用環(huán)境高度匹配，高擾動 EIS 結(jié)果可直接用于：

       1、驗(yàn)證電池在大電流沖擊下的阻抗穩(wěn)定性；

       2、評估快充過程中電極界面的動態(tài)響應(yīng)能力；

       3、預(yù)判電池在強(qiáng)動態(tài)工況下的性能衰減趨勢。

一、測試對象條件

       測試對象：314Ah鋰離子電池

      測試條件：放電測試，78.5A放電（0.25C）;阻抗測試，開路電位OCP, 10A/30A振幅擾動，1kHz到0.1Hz頻率掃描范圍

       測試設(shè)備：IPS PTC-05100EW 100A電化學(xué)工作站

 二、測試結(jié)果

      1、100 SOC到0 SOC 30A擾動EIS測試結(jié)果對比，除100 SOC下低頻阻抗呈現(xiàn)出明顯的傳質(zhì)阻抗以外，95 SOC到0 SOC下測試結(jié)果趨勢一致，重合性較高，說明電池的狀態(tài)變化并不大。

      2、10A 擾動和30A 擾動EIS測試結(jié)果對比，結(jié)果表明，30A測試結(jié)果更好

三、結(jié)果分析

      結(jié)合擬合電路，對數(shù)據(jù)做電感L、歐姆阻抗Rs、極化阻抗Rct分析，把兩個(gè)擾動（10A和30A）下的EIS測試的結(jié)果做對比。采用模型如下：

      1、電感變化

      2、歐姆阻抗變化

      3、極化阻抗變化