1.3.8 內阻特性

鋰電池內部，鋰離子從一極運動到另一極，過程中阻礙離子運動的因素共同組成了鋰電池的內阻。由于電池內阻的作用，在放電狀態下，電池的端電壓低于電動勢和開路電壓；在充電狀態下，電池的端電壓高于電動勢和開路電壓。電流的本質是電荷的定向移動，電子在移動過程中會受到材料本身和磁場的阻力；內阻就是電池在工作時，電流流過電池內部所受到的阻力大小。內阻是鋰電池的重要參數之一，內阻的大小直接影響電池的工作電壓、工作電流和電池容量等。鋰電池的內阻不是一成不變的，在電池充放電過程中，溫度、充放電倍率、充放電時間、電解液濃度以及活性物質質量的變化都會引起電池內阻的變化。

電池內阻包括歐姆內阻R_o和極化內阻R_p，歐姆內阻來自電解液、隔膜等電阻和各部件接觸電阻。電池內部氧化還原反應過程中會產生電場，在這個電場作用下電介質會因為極化效應產生極化電荷，極化內阻就是極化電荷對電流的一個阻力。鋰電池在充放電過程中，由于極化效應會產生內阻，此時的極化效應主要是電化學極化和濃差極化。電池總內阻R等于歐姆電阻R_o加上極化內阻R_p，即

電池的內阻特性是指電池在使用過程中電池自身對電流表現出的阻性，不同種類的鋰電池對外表現出的內阻特性不同，甚至于同一種類的鋰電池，由于內部材料構成、使用環境、老化程度的不同，也會表現出不同大小的內阻。電池內阻的單位一般為μΩ或mΩ。內阻是衡量電池性能的一個重要指標，內阻特性對估計建模、等效模型構建以及SOC估計都有重要意義。

電池循環放電擱置實驗過程中，局部電壓變化曲線如圖1-8所示。電池連接負載后放電初期和結束放電初期（即圖中dU_R和dU_R1），電池端電壓發生驟降和驟升現象，這是由于鋰電池自身存在的歐姆內阻使得電池在放電初期或者結束放電初期會有電壓劇烈變化，稱為內阻效應。端電壓迅速下降后緩慢降低和迅速上升后緩慢回升（即圖中dU₁和），這是由鋰電池極化效應引起的。當電池得到充分擱置后，電池內部達到平衡，極化效應消失。電池的生產工藝、內部結構和工作條件會對電池極化內阻造成影響。但電池的放電電流以及工作溫度對極化內阻的影響尤為明顯，這是由于其對工作中電池內部鋰離子的運動影響的結果。

圖1-8 循環放電擱置實驗電壓變化曲線圖

內阻對溫度最為敏感，不同溫度下，內阻可以發生很大變化。低溫下電池性能下降，其重要的原因就是低溫下電池內阻過大。通常情況下，鋰電池作為電源，從外部分析，內阻通常越小越好。尤其在大功率動力應用情形下，小內阻是必要的條件。