锂电池交流（Ac）阻抗与直流（DC）内阻的区别
在锂电池的研究和应用中，内阻是一个重要的参数，它反映了电池内部的能量损耗和电化学反应的状态。内阻主要分为直流内阻（DC Resistance）和交流阻抗（AC Impedance）。本文将详细介绍锂电池交流阻抗与直流内阻的区别。
一、定义和测量方法
1. 直流内阻（DCR）：直流内阻是指在工作条件下，电池的电压变化与相应的放电电流变化之比。它通常用欧姆（Ω）来表示，可以通过专用的电池内阻测试仪或万用表的电流档配合电压档进行测量。
2. 交流阻抗（AC Impedance）：交流阻抗是通过在电池正负极注入正弦波电流信号，同时在另外两端检测得到正弦波电压信号，进而推导出电池的交流阻抗。
二、特点
1. 直流内阻测量的特点：适用于大容量电池：此方法需要施加较大的测试电流（40-80A，2-3 秒），小容量电池可能无法承受。 测试时间短：大电流会导致极化内阻，因此测试时间必须短，以避免对电池造成过大的影响。 存在损耗：大电流测试可能会对电池造成一定的损耗。
2. 交流内阻测量的特点：测试时间短：交流内阻测量只需施加固定频率和电流（目前为 1KHz，50mA），采样电压，经过整流、滤波处理，通过运算电路计算出阻值，整个过程只需 0.1 秒。 适用于各种电池类型：由于测试电流较小，几乎不会对电池造成损耗，因此适用于几乎所有电池类型。 精度相对较低：交流内阻测试方法的精度为 1%-2%，不如直流内阻测试方法准确。
三、反映的信息
1. 直流内阻：直流内阻更直接地反映了电池内部的欧姆阻抗，包括电极材料、电解液、隔膜等部分的电阻。它可以提供关于电池内部导电性能的信息。
2. 交流阻抗：交流阻抗除了包含欧姆阻抗外，还能反映电池内部的电化学反应阻抗。半圆部分与电解质与电极材料界面上的电荷转移有关，而低频部分则与锂离子在电解质和正负极材料中的扩散有关。交流阻抗可以提供更全面的电池电化学反应信息。
四、应用场景
1. 直流内阻：直流内阻常用于评估电池的功率性能和在实际使用中的性能表现。它对于电池的放电能力、充电效率等方面具有重要意义。
2. 交流阻抗：交流阻抗在电池的研发、质量控制和电化学分析中有广泛应用。它可以帮助研究电池的电化学反应机制、界面性能以及老化过程。
五、温度、荷电状态和充放电状态的影响
1. 温度：温度对锂电池的内阻有显著影响。一般来说，随着温度的降低，电池的内阻会增大。这是因为低温下离子传输和电化学反应速率变慢。
2. 荷电状态（SOC）：电池的荷电状态也会影响内阻。在放电过程中，随着放电深度的增加，内阻通常会增大。这是由于电池内部电化学反应的变化和电极结构的变化导致的。
3. 充放电状态：充放电状态也会对内阻产生影响。例如，在充电过程中，电池内阻可能会有所增加，而在放电过程中，内阻可能会减小。
六、综合考虑
在实际应用中，通常会综合考虑直流内阻和交流阻抗的测量结果，以更全面地了解电池的性能。直流内阻能更真实地反映电池内各种电阻和电容的叠加值，而交流阻抗则提供了关于电化学反应的更多信息。同时，结合温度、荷电状态等因素的分析，可以更准确地评估电池的健康状况和性能。
七、总结
锂电池的交流阻抗和直流内阻在定义、测量方法、特点和反映的信息等方面存在明显区别。了解这些区别有助于我们选择合适的测试方法，并正确解读测试结果，从而更好地评估锂电池的性能和状态。在实际应用中，根据具体需求和条件，可以选择使用直流内阻测试或交流阻抗测试，或者结合两者进行更全面的分析。
文章来源：锂电池技术知识平台
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理论结合生产，谈谈锂电池内阻的那些事
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锂电池内阻
目录
a）极化与内阻
b）锂离子电池电阻的组成
c）电池的电化学阻抗分析
d）交流内阻与直流内阻
极化和内阻
电阻（resistance）
电阻表示一个电路元件对电流传递的阻碍程度的大小。单位是欧姆。
那么极化是怎么来的呢？
电池放电时所有这些能量都不能完全转化为电能，电化学反应总是伴随着能量的损失，这些能量损失包括：1）活化极化--它引起电极表面的电化学反应 2）浓差极化--它是由于电极表面和体相中反应物和产物浓度的不同而产生的，是物质传递的结果。极化的存在消耗了部分能量，并以热的形式放出。
极化（polarization）
电池在充放电过程中是存在极化的，通常可将锂离子电池极化分为欧姆极化、电化学极化和浓差极化三类。几类极化各自的响应速度也不一样。影响极化程度的因素很多，但一般情况下充放电电流密度越大，极化也就越大。
以下分类解释一下：
(1)欧姆极化
顾名思义，有锂离子电池的欧姆内阻引起的极化，叫欧姆极化，也成电阻极化。电池的欧姆内阻(R)由电极材料、电解液、隔膜电阻及各部分零件的接触电阻组成（有些解释还把膜电阻也算上），通过一定的电流时，其极化电势可以计算，E=IR(欧)。
欧姆极化是瞬时发生的。
(2)电化学极化
指由于正、负极上电化学反应速度小于电子运动速度而造成的极化。电化学极化一般认为是微秒级的。
(3)浓差极化
指由于参与反应的锂离子在固相中的扩散速度小于电化学反应速度而造成的极化。浓差极化一般认为是秒级的。
锂电池内阻的组成
广义而言，和欧姆电阻（IR）一样，活化极化和浓差极化都可以理解成电池内阻的组成因素，或者说成是活化阻抗和浓差阻抗。活化极化和浓差极化的大小需要建立复杂的数学模型加以计算。
内部阻抗由以下几部分组成：
☆ 离子电阻
①隔膜内部的电解液
影响因素
电解液电导率，隔膜面积、厚度、孔隙率、曲折系数（Gurley）
②正极内部的电解液
影响因素
电解液电导率，正极厚度、厚度、孔隙率、曲折系数
③负极内部的电解液
影响因素
电解液电导率，正极厚度、厚度、孔隙率、曲折系数
☆ 电子电阻
①两个电极的活性物质
影响因素
电极电导率、厚度、面积
②集流体（铜箔和铝箔）
影响因素
集流体厚度、宽度、长度，极耳数量、位置
③引线（极耳、极柱、内部导电连接元件）
影响因素
外形尺寸、电导率
☆ 活性物质与集流体的接触电阻
正极物质与铝箔
负极物质与铜箔
电池的电化学阻抗
把电极做一个等效电路图，主要有欧姆阻抗Rb，双电层电容Cd、电化学反应阻抗Rct以及扩散电阻Rw组成。一般来讲，在锂离子的嵌入和脱出循环过程中，Rb值变化一般不大，而Cd和Rct的变化却较为明显。
电池阻抗主要体现为电化学反应阻抗，而欧姆阻抗相对较小。由下图可知。随着温度的下降，电池阻抗逐渐上升，且下降至0°C以后，阻抗速度增大，阴极阻抗呈类似的趋势，从数值上来看，电池的阻抗主要来源于阴极阻抗的贡献。
其实在电池的整个循环过程中，阴极的阻抗占据整个电池阻抗的主要部分，只比整体电池的阻抗略小一些，随着充放电循环的进行，阴极阻抗增大，电池的阻抗也随之增加。所以在电极制作的过程中需要特别注意阴极电阻的测试，极片电阻率特别重要。
交流内阻与直流内阻
用交流法测出的是电池的阻抗，其实在企业里都往往要求测试电池的直流内阻（DCR），IEC标准也对电池直流阻抗的测试做出了规定。
IEC测试方法
电池满充电后，以0.2C放电10s，测试电压为U1，电流I1.然后以1C放电1s，此时电压为U2,电流I2.那么电流直流内阻为：
那么直流内阻和交流到底有多少差别呢？
如下为测试数据，从数据上看，电池的交流内阻和直流内阻相关，基本符合线性关系。
根据电池EIS测试结果，电池的交流内阻与欧姆电阻相近，但是直流内阻却包含了欧姆内阻和活化阻抗，所以总的来说，直流内阻的测定有很重要的意义。
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