1.3.8 内阻特性

锂电池内部，锂离子从一极运动到另一极，过程中阻碍离子运动的因素共同组成了锂电池的内阻。由于电池内阻的作用，在放电状态下，电池的端电压低于电动势和开路电压；在充电状态下，电池的端电压高于电动势和开路电压。电流的本质是电荷的定向移动，电子在移动过程中会受到材料本身和磁场的阻力；内阻就是电池在工作时，电流流过电池内部所受到的阻力大小。内阻是锂电池的重要参数之一，内阻的大小直接影响电池的工作电压、工作电流和电池容量等。锂电池的内阻不是一成不变的，在电池充放电过程中，温度、充放电倍率、充放电时间、电解液浓度以及活性物质质量的变化都会引起电池内阻的变化。

电池内阻包括欧姆内阻R_o和极化内阻R_p，欧姆内阻来自电解液、隔膜等电阻和各部件接触电阻。电池内部氧化还原反应过程中会产生电场，在这个电场作用下电介质会因为极化效应产生极化电荷，极化内阻就是极化电荷对电流的一个阻力。锂电池在充放电过程中，由于极化效应会产生内阻，此时的极化效应主要是电化学极化和浓差极化。电池总内阻R等于欧姆电阻R_o加上极化内阻R_p，即

电池的内阻特性是指电池在使用过程中电池自身对电流表现出的阻性，不同种类的锂电池对外表现出的内阻特性不同，甚至于同一种类的锂电池，由于内部材料构成、使用环境、老化程度的不同，也会表现出不同大小的内阻。电池内阻的单位一般为μΩ或mΩ。内阻是衡量电池性能的一个重要指标，内阻特性对估计建模、等效模型构建以及SOC估计都有重要意义。

电池循环放电搁置实验过程中，局部电压变化曲线如图1-8所示。电池连接负载后放电初期和结束放电初期（即图中dU_R和dU_R1），电池端电压发生骤降和骤升现象，这是由于锂电池自身存在的欧姆内阻使得电池在放电初期或者结束放电初期会有电压剧烈变化，称为内阻效应。端电压迅速下降后缓慢降低和迅速上升后缓慢回升（即图中dU₁和），这是由锂电池极化效应引起的。当电池得到充分搁置后，电池内部达到平衡，极化效应消失。电池的生产工艺、内部结构和工作条件会对电池极化内阻造成影响。但电池的放电电流以及工作温度对极化内阻的影响尤为明显，这是由于其对工作中电池内部锂离子的运动影响的结果。

内阻对温度最为敏感，不同温度下，内阻可以发生很大变化。低温下电池性能下降，其重要的原因就是低温下电池内阻过大。通常情况下，锂电池作为电源，从外部分析，内阻通常越小越好。尤其在大功率动力应用情形下，小内阻是必要的条件。