ACIR مقابل DCIR, ما هو الفرق?
في صناعة الليثيوم, تعتبر المقاومة الداخلية للبطارية من أهم المؤشرات لتقييم أداء المنتج. يمكننا غالبًا رؤية معلومات المقاومة الداخلية لبطارية الليثيوم في المواصفات أو ورقة بيانات البطارية. لكن, إذا كنت حذرا, قد تجد أن بعض المقاومة الداخلية تظهر ACIR وبعضها يظهر DCIR, فما هو الفرق والاتصال بين ACIR وDCIR? ما هي المعلومات التي يمثلونها? ما هي البيانات التي يجب أن نأخذها كأساس؟? هذه المقالة سوف تجلب لك الإجابات على هذه الأسئلة.
جدول المحتويات
ما هو أسير?
يعنيACIR المقاومة الداخلية للتيار المتردد, نوع من المقاومة الداخلية للبطارية. إنها القدرة على إعاقة مرور التيار المتردد. عدديا, ACIR هي قيمة متغيرة تتعلق بالتردد المطبق. عموما كلما زاد التردد, كلما انخفض ACIR, بينما DCIR أقل تأثراً بالتردد, ولكن لها تأثير.
تحت تأثير التيار المتردد عالي التردد (تكييف), أيونات الليثيوم متأخرة جدًا بحيث لا تتحرك بشكل ملحوظ داخل البطارية, تجنب استهلاك ونشر المواد السطحية القطب, والتقليل من تدخل تأثير الاستقطاب, وفي ذلك الوقت تعتبر قيمة ACIR المقاسة مكافئة للمقاومة الداخلية الأومية للبطارية.
تستخدم بطاريات الليثيوم أيون بشكل عام طاقة التيار المتردد بتردد 1 كيلو هرتز, تحت هذا الاختبار, القيمة المقاسة ACIR تعادل المقاومة الداخلية الأومية. يمكننا أن نرى أن العديد من الشركات المصنعة لبطاريات الليثيوم توفر مقاومة داخلية في المواصفات التي سيتم وضع علامة ACIR عليها, 1كيلو هرتز.
ما هو DCIR?
DCIR لتقف على المقاومة الداخلية الحالية المباشرة, نوع من المقاومة الداخلية للبطارية. إنها القدرة على إعاقة مرور التيار المباشر. إنها نسبة التغير في جهد البطارية إلى التغير المقابل في تيار التفريغ في ظل ظروف التشغيل, ويمكن استخلاص قيمتها عن طريق الاختبار.
وتسمى أيضًا بالمقاومة الديناميكية نظرًا لوجود تغيير كبير في الموضع المكاني لأيونات الليثيوم أثناء الاختبار.
بسبب وجود الاستقطاب, يحتوي DCIR على مقاومة داخلية أومية ومقاومة داخلية للاستقطاب, إلخ.. قيمة DCIR التي تم اختبارها هي المعاوقة التي تظهرها بطارية الليثيوم أيون أثناء التشغيل.
طريقة اختبار ACIR
يتم اختبار ACIR عن طريق حقن إشارة تيار موجة جيبية في الأطراف الموجبة والسالبة للبطارية, وفي نفس الوقت اكتشاف والحصول على إشارة جهد الموجة الجيبية في المحطتين الأخريين, مما يؤدي إلى اشتقاق ممانعة التيار المتردد للبطارية.
عادةً ما يستخدم مصنعو بطاريات Li-ion جهاز اختبار المقاومة الداخلية للبطارية, اضبط شروط الاختبار باستخدام تيار متردد 1000 هرتز, عن طريق تطبيق إشارة التيار المتردد وقياس استجابة الجهد عند طرفي البطارية, لحساب ACIR للبطارية.
طريقة اختبار DCIR
يطبق اختبار DCIR إشارة DC على البطارية, عادة تيار نبض ثابت. يتم شحن البطارية وتفريغها باستخدام التيار (أنا) من مضاعف معين, الحد من وقت الشحن والتفريغ (ر) إلى قيمة محدودة, ويتم تسجيل جهد البطارية قبل الشحن والتفريغ (U1), وبعد الشحن والتفريغ يتم تسجيله (U2), والتي يتم الحصول عليها عن طريق الحساب: ص = (U2 – U1)/أنا .
يمكن عمومًا اعتبار DCIR بمثابة المقاومة الداخلية الأومية + مقاومة نقل الشحنة + مقاومة هجرة أيون الليثيوم للبطارية (الاختلافات في طرق الاختبار يمكن أن تؤدي إلى عدم ظهور استقطاب التركيز, لذلك قد يشمل أيضًا المقاومة الداخلية الأومية فقط + مقاومة نقل الشحنة).
الفرق بين DCIR و ACIR
يعد كل من ACIR وDCIR من مظاهر المقاومة الداخلية للبطارية, وهناك علاقة معينة بينهما. كما يتبين من تحليل المقال أعلاه, يتضمن DCIR عادةً جميع الممانعات الموجودة في البطارية, بما في ذلك المقاومة الأومية, مقاومة الواجهة, مقاومة نقل الشحنة, ومقاومة الانتشار. و أسير, وخاصة في الترددات العالية, يمثل بشكل رئيسي المقاومة الداخلية الأومية. لذلك, عادة, ستكون قيمة ACIR أصغر منDCIR.
وقد تبين أيضًا أنه عندما يكون التردد الحالي منخفضًا, الاثنان مرتبطان خطيا. وهذا يعني أنه في ظل ظروف محددة التردد المنخفض, يمكننا الحصول على قيمة DCIR بشكل غير مباشر من خلال قياس ACIR, واستخدم ACIR بتردد منخفض كقياس آخر لـ DCIR. يوفر المزيد من الانتقائية والمرونة لقياس المقاومة الداخلية للبطارية.
نتائج اختبار ACIR قابلة للتكرار بدرجة كبيرة وسريعة, مع أوقات الاختبار في نطاق مللي ثانية. يقترن بالمعدات الآلية, يمكن تحقيق قياسات دفعة فعالة. جهاز اختبار ACIR صغير وخفيف الوزن, من خلال عملية اختبار بسيطة وموفرة للطاقة تتيح إجراء قياسات سريعة, مما يجعلها مناسبة بشكل خاص لفحص البطاريات واختبار مجموعة الخلايا.
بالمقارنة مع ACIR, نتائج اختبار DCIR للبطارية أقل قابلية للتكرار نسبيًا, القياسات تستغرق وقتا أطول, ويجب حساب نتائج اختبار شحن/تفريغ البطارية. اختبار DCIR, أي., معدات شحن/تفريغ البطارية, أكثر موثوقية من اختبارات ACIR, والأدوات أكبر, أثقل, وتستهلك المزيد من الطاقة; لكن, من الناحية العملية، سيكون DCIR أقرب بكثير إلى المقاومة الداخلية للبطارية.
لتلخيص, اختبار ACIR أكثر ملاءمة, سريعة ومنخفضة التكلفة, إلى جانب الاثنين أيضا أن يكون هناك علاقة معينة, عادةً ما يستخدم مصنعو البطاريات ACIR لتقييم المقاومة الداخلية للبطارية, توفر مواصفات البطارية في معظم الأوقات أيضًا قيمة ACIR.
تطبيق DCIR وACIR
في الممارسة العملية, يتم أحيانًا دمج قياسات DCIR وACIR لتوفير صورة أكثر اكتمالاً لأداء البطارية. يمكن أن يعكس DCIR القيم المتراكبة للمقاومات والسعات المختلفة داخل البطارية, بينما يوفر ACIR المزيد من المعلومات حول التفاعلات الكهروكيميائية. أيضًا, عندما يقترن بتحليل درجة الحرارة, حالة الشحن, وعوامل أخرى, يمكن تقييم صحة وأداء البطارية بشكل أكثر دقة.
يُستخدم DCIR بشكل شائع لتقييم أداء طاقة البطارية وأدائها في الاستخدام الحقيقي. من المهم لقدرة تفريغ البطارية, كفاءة الشحن والجوانب الأخرى.
لدى ACIR مجموعة واسعة من التطبيقات في أبحاث وتطوير البطاريات, مراقبة الجودة والتحليل الكهروكيميائي. يمكن أن يساعد في دراسة آلية التفاعل الكهروكيميائي, خصائص واجهة البطاريات.
يكون تغيير المعاوقة الأومية لبطاريات الليثيوم أيون محدودًا أثناء الاستخدام, لكن, مع عملية الشحن والتفريغ المتكررة لخلية البطارية, سيتم ترسيب بعض المواد الصلبة التي لا رجعة فيها بشكل مستمر على سطح الأقطاب الكهربائية, يتوافق مع سماكة فيلم SEI, مما يؤدي إلى زيادة المقاومة الداخلية الكهروكيميائية والمنتشرة لخلية البطارية. لذلك, لتقييم عمر البطاريات في الممارسة العملية, يعد اختبار DCIR أكثر قابلية للبحث ويستحق الاهتمام من ACIR.
عادة, في إنتاج البطاريات, بعد الانتهاء من كل عملية, سيتم اختبار البطارية للمقاومة الداخلية للكشف عن البطاريات المعيبة. قبل أن يتم شحن البطارية, وذلك لضمان جودة البطارية ومتطلبات الاتساق للبطارية, سيتم أيضًا فرز البطارية وتجميعها حسب قيمة المقاومة الداخلية. اختبار ACIR فعال ومنخفض التكلفة, غالبًا ما يختار المصنعون ACIR لتقييم البطارية.
