實驗室中對電池的EIS測試經(jīng)常選擇在開路電位下OCP進行,測試電池樣品在達到一定狀態(tài)后的靜態(tài)EIS。而大容量動力電池的實際應用場景(如電動車急充 / 急放、儲能系統(tǒng)并網(wǎng)波動)決定了其常處于非靜止狀態(tài)或 “非線性電化學狀態(tài)",靜態(tài) EIS不能直接的反映電池在應用過程中的狀態(tài)。在充放電過程中在線測試EIS,或者說工況 EIS, 可對電池樣品進行模擬實際運行過程中的實時狀態(tài)做在線的反饋,從而對實際工況匹配、性能本質(zhì)揭示、全生命周期管理等方面對大容量動力電池的測試提供新的數(shù)據(jù)支撐。
一、測試對象條件
測試對象:314Ah鋰離子電池
測試條件:78.5A放電(0.25C), 10A振幅擾動,1kHz到0.1Hz頻率掃描范圍
測試設備:IPS PTC-05100EW 100A電化學工作站
78.5A放電過程中10A擾動EIS測試界面
二、測試結(jié)果
1、100 SOC到90 SOC,可以看到在100 SOC下低頻阻抗呈現(xiàn)出非常大的變化,電池在該階段沒有處于充放電平臺,78.5A放電電流下電池電壓呈現(xiàn)快速的下降趨勢,從而表現(xiàn)出阻抗曲線的低頻波動。相比之下,95 SOC和90 SOC下測試結(jié)果重合性較高,說明此時電池已經(jīng)處于充放電平臺區(qū)域,同樣的放電電流引起的電壓降低并不明顯,或者說電池的狀態(tài)變化并不大。
2、95 SOC到10 SOC的數(shù)據(jù)疊加對比,可以進一步支撐對于充放電平臺下電池狀態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)的理解。
3、10 SOC到0 SOC的數(shù)據(jù)可以看到在0 SOC下低頻阻抗再次呈現(xiàn)出非常大的變化,電池在該階段走出充放電平臺,在78.5A放電電流下電池電壓呈現(xiàn)快速的下降趨勢。
4、100 SOC、70 SOC、30 SOC和0 SOC的數(shù)據(jù)疊加對比
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,并與同意樣品在OCP下兩個擾動(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、Rs變化
3、Rct變化