BU-802a:内阻上升如何影响性能?

理解低电导率的重要性

如果背包不能有效地传递储存的能量,容量本身的使用是有限的;电池还需要低内阻。以毫欧姆(mΩ)计量,电阻是电池的“看门人”;阻力越低,狼群遇到的限制就越少。这在重载中尤其重要,如电动工具和电动动力系统。高电阻导致电池发热,电压在负载下下降,触发早期关机。图1展示了一个低内阻的电池,以自由流动的抽头的形式对抗一个高电阻的电池,在其中抽头受到限制。



低电阻,可按需提供高电流;电池保持凉爽



电阻高,电流受限,负载时电压下降;电池升温。

图1:电池内部电阻的影响。

内阻低的电池可按需提供高电流。高电阻导致电池发热,电压下降。设备被切断,留下了能量。

由Cadex

铅酸的内阻非常低,而且电池对持续几秒钟的大电流爆发反应良好。然而,由于固有的惰性,铅酸在持续的高电流放电中表现不佳;电池很快就会疲劳,需要休息来恢复。所有电池都有不同程度的惰性,但铅酸电池的惰性尤为明显。这暗示了能量的传递不仅仅是基于内阻,还取决于化学反应和温度。在这方面,镍和锂基技术比铅酸反应更快。

硫酸盐化作用网格腐蚀是导致铅酸内阻上升的主要原因。温度也影响电阻;热降低它,冷提高它。加热电池将暂时降低内阻,以提供额外的运行时间。然而,这并不能恢复电池,而且会增加短暂的压力。

结晶形成,也称为“内存,“有助于镍基电池的内阻。这通常可以用深循环逆转。锂离子的内阻也随着使用和老化而增加,但是通过电解质添加剂进行了改进,以保持对照的电极上的薄膜积聚。(参见BU-808b:什么导致锂离子死亡?)所有电池的SoC都会影响内阻。锂离子在充满电和放电结束时具有较高的电阻,中间有一个大而平坦的低电阻区。

碱性电池、碳锌电池和大多数主电池都有相对较高的内阻,这限制了它们只能用于低电流的应用,如手电筒、遥控器、便携式娱乐设备和厨房时钟。当这些电池耗尽时,电阻会进一步增加。这就解释了在数码相机中使用普通碱性电池时运行时间相对较短的原因。

有两种方法可以用来读取电池的内阻:直流(DC)是通过测量给定电流下的电压降,交流(AC)是考虑了电抗的。在测量无功设备(如电池)时,直流和交流测试方法之间的电阻值变化很大,但读数都是正确的或错误的。直流读数查看纯电阻(R),并提供真实的结果,直流负载,如加热元件。交流读数包括无功元件,并提供阻抗(Z)。阻抗提供数字负载的真实结果,如手机或感应电机。(参见BU-902:如何测量内阻

图2显示了一个18650锂离子电池在40ºC(104ºF)下暴露1000个周期时的内阻。绿色框中的交流读数不能反映电池的真实电阻状态;直流方法在加载时提供更可靠的性能数据。

等效完整周期
图2:用交流和直流两种方法测量的18650锂离子电池在循环时内阻的上升。
绿色框的交流电阻读数较低;直流法给出了真实状态。
资料来源:Technische Universität München (TUM)

包的阻力

电池的内阻不单独包括细胞,而且还包括互连,熔丝,保护电路和布线。在大多数情况下,这些外围设备的内阻多于双重,可以伪造快速测试方法。下面示出了用于移动电话的单个电池组和用于电动工具的多电池电池的典型读数。


手机电池的内阻

单细胞,高容量棱柱形 50米Ω 随年龄增长而增长
连接,焊接 1米Ω
PTC,焊接电缆,电池 25MΩ. 18-30 mΩ根据规格
保护电路,电路板 50米Ω
总内部阻力 ca 130Ω



电动工具电源包的内阻

2P4S在2Ah/细胞, 18米Ω 随年龄增长而增长
连接、焊接 0.1Ω
保护电路,电路板 10米Ω
总内部阻力 ca 80Ω

来源:西门子公司(2015,München)


图3、图4和图5反映了三种Ah和容量相近但内阻不同的电池在1C、2C和3C放电时的运行情况。这些图表说明了保持低内阻的重要性,特别是在高放电电流下。镍镉测试电池在155mΩ,镍氢有778mΩ,锂离子有320mΩ。这些是老化但仍能正常使用的电池的典型电阻读数。(见bu - 208:循环性能),表明了容量、内阻和自放电的关系。

GSM放电镍镉
图3:1、2、3C处的GSM放电脉冲及其产生的通话时间
镍镉电池容量为113%;内阻为155mΩ。7.2 v。

GSM排放镍氢
图4:GSM放电脉冲在1,2和3C,带有谈话时间
NiMH电池的容量为94%,内阻为778mΩ。7.2V包

GSM放电锂离子
图5:1、2、3C处的GSM放电脉冲及其产生的通话时间
锂离子电池的容量为107%;内阻为320mΩ。3.6 v包

这三个数字都是Cadex提供的

注:这些测试是在早期的移动电话由镍镉电池、镍氢电池和锂离子电池供电时进行的。锂离子电池和镍氢电池从此得到了改进。

最大的GSM吸电流是2.5A,代表从800mAh的包3C,或三倍的额定电流。


最后更新日期:2020年11月17日

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评论(26)

2011年12月12日上午10:16
Guillaume写道:

如果有人能给我提供一个铅酸电池内阻与温度的链接,那就太棒了。

2011年12月13日早上6:37
吉兰·亚达瓦写道:

铅酸蓄电池在低温下性能较好,在较高温度下性能较差。

2011年12月13日下午12:40
Guillaume写道:

@girish

我应该在我的问题中更加透略。我已经知道较冷的温度意味着更高的内部阻力(是的,我知道我应该提到它)。

我想知道的是,内阻受温度变化的影响有多大。例如,取电池在30°C时的内阻(比如4mH)。

零下40°C的温度是多少?2乘以4mH ?比这还多?

2012年11月28日上午11:48
danwat1234写道:

为什么廉价的售后锂离子聚合物摄像机电池包,随着时间的推移,往往会有很高的内阻,以至于你无法在1080p的电压下降太多之前记录那么长时间,摄像机就会关闭。如果我等几分钟,我就可以做更多的视频。
但最终,内阻变得如此糟糕,以至于电池在任何时间内都无法提供大负载。

这已经发生在我与许多售后市场的DB-L80电池。充电周期小于100次,可能在75次左右,而且除了夏天,它们很少暴露在高温下。

锂离子电池发生了什么变化,导致内阻上升而不是容量下降?

2012年12月5日晚上11:37
Tysen写道:

danwat1234,问题电池最有可能额定在一个高容量,但有非常差的放电率。例如,锂离子电钻的OEM电池额定存储容量只有1300-1500毫安时,但能够在几分钟内提供10-15倍的容量(18安培)。这就像一个启动电池。大多数笔记本电脑电池额定电流在2400-2600mAH左右,通常可提供2倍的总容量(安培),在玩游戏时(5200/0.5 =2600mah)的电池寿命为30分钟。现在售后做市商试图卖给你一个更大的电池。你确实得到了一个更大的电池,但电池不能跟上你的摄像机的需求。

2012年12月5日晚上11:47
Tysen写道:

抱歉进一步加入这一点。通常与18650个细胞(大多数笔记本电脑使用)较大的MAH评级较低的放电速率较低。从这些细胞中发现的一件事是
1300 +/- 18安培放电率
2000 + / - 10
2200 + / - 6.5
2400 - 2600 5
理想情况下是2700+ 0.5-2A。我见过三星2900毫安的电池,3A放电率。但它需要一个业余爱好的充电器才能使其额定电压为4.35伏,而在标准系统中,它只能运行2640mah

2012年12月6日12:07
danwat1234写道:

不,它们是定期大小的DB-L80聚合物单电池电池。它们具有与OEM相同的容量,但内阻较高。当您购买3美元的售价2.5瓦速度的电池时,您只需查看的那些东西中只有1件。
有趣的是,密度更高的电池一次不能释放出同样多的能量。

2014年4月14日凌晨3:28
muzammil alsem.写道:

我想把铅酸蓄电池密封/打开而不损坏。是可能的吗?是否有任何机器或特定的工具可用于此目的。

2015年11月16日12:20
Ankush写道:

嘿,请告诉我,当放电nicd电池为什么我们使用电阻负载而不是电感或电容负载?

2016年10月30日下午5:23
托尼•托马斯写道:

我对汽车电池突然死亡很感兴趣——在我65年的生活中,我可能经历过六七次。有些细胞似乎是短细胞,但可能有四五个特征如下:

-突然根本发动不了汽车
-通常会变老,但前一天工作良好
-所有的灯在试图启动时熄灭,但是
-正常电压测试(负载下除外)

这在我身上发生得太频繁了,在博客上,这似乎是一种很常见的失败类型

-然而我在电池大学这样的好网站上看不到任何解释

我看到细胞或板间的关节会被腐蚀,也许是这个?
有人对这种类型的故障有技术分析吗?

2017年1月2日晚上8:48
基因Ziegenbein写道:

“BU-904”状态,大多数快速测试人员看内阻,并做CCA近似。读取电池电阻相对简单,但仅凭这一点无法预测容量,也无法判断何时更换电池,因为电池的报废特性主要与容量有关。大多数启动电池的曲柄发动机的容量很小;当容量下降到30%以下时,可能会发生突然的故障。

2017年4月18日晚上9:04
haseeb写道:

如何减少电池的红外辐射?我有南都12v 170Ah电池,但是电阻超过24m欧姆…我检查了hioki电池测试。它的节目是0。F IR . .和battery have no short when i connect both terminal together ? thnx

2017年8月14日上午7:23
约翰写道:

这太好了,完全可以跟无人机的自主性一起使用caméra

2017年8月30日凌晨3:24
罗比奥写道:

这所大学在哪里?

2017年9月4日在下午5:15
danwat1234写道:

@Robbie,它位于旧金山星舰大学的球童角。

2017年11月25日上午8:39
伊斯林写道:

如果有人能告诉我为什么铅酸电池的电阻很低

2017年12月13日上午5:10
Vish写道:

那么内阻是如何影响电池寿命的呢?

2017年12月29日晚上12:21
Saira萨利姆写道:

与铅酸电池和锂离子电池的内阻的比例相比,温度范围为25至50度?

2018年2月14日凌晨3:39
dheerendra库马尔写道:

亲爱的先生
请告诉我12v和100ah电池的内阻是多少

我们有32节电池有些在5 6 7 2 3 9放电,但低于10伏,他们已经1年没用了,现在我想让他们充电,但它充电到12伏,但自动放电,所以我下一步应该做什么

2018年5月1日上午9:23
大卫·g·爱德华兹写道:

关于Teddy Thomas关于2016年10月铅酸汽车启动器电池突然死亡故障的疑问,我认为这是由于个别板块的增长导致它们与终端的连接断裂。这导致了在正常使用中没有注意到的容量减少,但最终没有足够的板连接到一个终端,以允许全启动器电流流动。

2018年12月10日凌晨1:09
Syafiq安瓦尔写道:

你好,谁可能关心这个。是否有可能获得此声明的引用?

“这些图表说明了保持低内阻的重要性,特别是在较高的放电电流下。镍镉测试电池在155mΩ,镍氢有778mΩ,锂离子有320mΩ。这些是老化但仍能正常使用的电池的典型电阻读数。”

我非常感谢如果有人,特别是电池大学的团队来帮助我。我已经在期待这件事了,但是我没有找到这样的期刊参考等等。

2019年5月3日5:38分
Abhinav Tiwari.写道:

提供的信息是非常博学的。
但我有一个问题??
细胞阻抗和细胞内阻的区别是什么?锂离子电池的
两个术语是相同的还是不同的。
如果有不同,请解释

2020年3月3日晚上11:47
Chhunseang写道:

对不起,如果我没有阅读所有帖子,那么也许有人已经回答了这个问题。如果有请发给我链接,谢谢。
我公司的服务器有ups,我们决定自己更换电池,因为成本更实惠。
现在在我们的UPS中,我们有CSB HR 1221W F2,我们的电池供应商有POWERBATT PS5.5-12,这里是两个电池规格的链接:
https://www.coexito.com.co/wp-content/uploads/2016/09/HR1221WF2.pdf
http://www.polluxbattery.com.my/5.5ah-12v-battery.html
我们测量了CSB的内阻大约为30mΩ(规格21mΩ),使用电池3年后。我们的新供应商有新电池,规格中有内阻31mΩ,因为是新电池,所以是不充电的(供应商要求),我们测量了内阻40mΩ。

所以,肯定是出了什么问题。
如果有人能解释这个现象,请帮忙。

2020年6月10日下午1:37
杰瑞杞人忧天写道:

在无绳工具的世界......我所看到和听到的一些事情可能是真的,也可能不是真的。首先,储存超过30天,电池放电至30 - 50%。这是在我的18v工具(Ridgid品牌)的手册。

第二,不要把电池留在工具上(使用工具时)。我知道这是一种安全隐患,但有传言说,如果把电池放在工具上,电池放电会更快。

2020年12月12日上午9:48
保罗Eckenroth写道:

我有一个锂电池,正在烧我的发电机定子。我被告知,锂电池的电阻太低,允许发电机以过高的速度充电,产生太多的热量,因此故障。发电机显然是为湿式铅酸电池制造的。有没有办法在使用锂电池时模拟铅的耐酸性能?
我将感谢任何建议。谢谢。

2021年3月10日凌晨3:18
默罕默德·霍克写道:

你好,非常感谢你提供的信息。能否添加图2的源链接


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