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                          從Nyquist圖中準確地識別歐姆電阻
                          時間:2022/8/19 14:34:06 點擊次數:435

                                電池的內阻包括歐姆電阻和極化電阻。在溫度恒定的條件下,歐姆電阻基本穩定不變,而極化電阻會隨著影響極化水平的因素變動。

                               歐姆電阻主要由電極材料、電解液、隔膜電阻及集流體、極耳的連接等各部分零件的接觸電阻組成,與電池的尺寸、結構、連接方式等有關。

                               我們都知道歐姆電阻可以通過交流阻抗EIS方法測得,但怎樣才能從EIS數據中得到準確的歐姆電阻呢?很多人認為是Nyquist圖跟橫軸的交點,但其實這樣讀到的歐姆電阻并不準確。

                               我們可以用分析軟件做個模擬電路或者用電子元件搭建一個簡單的電路進行分析。

                                以上的Nyquist圖可以從跟橫軸的交點(只是接近)讀到歐姆電阻大概是50.589Ω,跟等效電路的R0相差不大。這是由于電路中不存在電感,高頻區沒有受到電感的影響。但實際上電池的多層結構和卷繞結構使電池不可避免地存在電感,電感的存在使Nyquisty圖高頻區形狀發生變化。

                               我們在模擬電路中增加一個電感L0,L0的值分別是100nH、500nH、1uH。

                                Nyquist圖跟橫軸的交點變成了63mΩ、85mΩ、104mΩ,跟實際的50mΩ相差很遠。

                                 此外,有的人會問,是不是把第四象限的感抗線刪除就可以不用擬合電感了?答案是不能,其實從上圖就可以看出,電感的影響效果不只是在第四象限多了跟長線,它會影響到一象限的很大一部分區域。

                                舉個例子,下圖是一個18650電池的eis圖。

                                如果用以下這個電路圖擬合,錯誤率是0.64%。

                               如果把第四象限的點切除掉,電路圖也去掉電感元件,錯誤率增大到2.66%。也就是這樣擬合不準確

                          結論:

                                對于有電感存在的樣品(絕大部分電池都有電感)要得到準確的歐姆電阻就需要用等效電路擬合的方法算出來,直接讀Nyquist圖跟橫軸的交點是不準確的。擬合時刪除第四象限的點不用電感元件擬合也是不準確的,因為電感的影響效果會延續到一象限,如果第四象限的線太長,刪除掉一部分是可以的,保留3個點以上可以使擬合更準確。

                           


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