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內(nèi)阻是決定鋰離子電池功率能力、能量效率和發(fā)熱量的關(guān)鍵參數(shù)，也是鋰離子電池健康狀態(tài)（State of Health，SoH）的重要指標，影響電動車加速性、快速充電以及冷卻系統(tǒng)的設計，此外電池管理系統(tǒng)（Battery Management System，BMS）需要透過建立內(nèi)阻模型來精準管理功率能力避免電池被濫用，達到提升安全性與延長使用壽命的目的，因此研究內(nèi)阻與功率能力對于發(fā)展新一代電池芯與優(yōu)化電池系統(tǒng)具有實質(zhì)意義。然而，以提升電動車功率密度為目標，超低直流內(nèi)阻與加大單體電池芯設計已成趨勢，動輒上千安培的測試電流并非一般設備能夠滿足，實驗者在有限選擇之下通常被迫購置昂貴設備。

現(xiàn)今，電池內(nèi)阻測量技術(shù)主要分為兩種：1）直流電阻多以脈沖（步進）電流測量電位變化來計算內(nèi)阻值，2）交流電阻則采用擾動頻譜技術(shù)測定電化學阻抗譜（Electrochemical Impedance Spectroscopy，EIS），由于電池的電化學性質(zhì)復雜，直流電阻不能直接與交流阻抗進行比較，兩種測量技術(shù)因分析時域不同有互補性，多依據(jù)應用條件而選用。以電動車及儲能系統(tǒng)終端設計多用脈沖電流測試直流內(nèi)阻，除了測試時間較短，有研究顯示電流幅度也會影響電池內(nèi)阻值，大電流的脈沖測試更接近真實負載應用條件。脈沖電流測試的國際標準有德國汽車工業(yè)協(xié)會（Verband Der Automobilindustrie，VDA）電流步進法或混合脈沖特征（Hybrid Pulse Power Characterization，HPPC）測試，脈沖電流寬度在100mS-30S之間，不同的時間尺度取樣的壓降所包含的內(nèi)阻成分不同，包括瞬時壓降反應的純歐姆電阻、最初幾秒鐘的等效電容與界面電荷轉(zhuǎn)移電阻、以及反應較慢受離子擴散影響的極化電阻（圖一），脈沖測試計算所得為總體電阻；須注意的是較長的脈沖寬度可能改變SOC引起額外壓降使內(nèi)阻測量產(chǎn)生偏差，而過小的脈沖幅度將導致測量不確定度的大幅增加，測量誤差也受到電流/電壓測量誤差與溫度控制誤差影響。

（圖一）VDA脈沖測試電壓變化與電池內(nèi)阻等效電路關(guān)系圖

若參考美國先進電池聯(lián)盟（United States Advanced Battery Consortium，USABC）混合脈沖特征（HPPC）測試，電池芯于不同充電狀態(tài)（States of Charge，SOC）下進行10~30S最大脈沖放電與10S最大脈沖充電測量電位變化來計算電池內(nèi)阻與功率特性。舉例：若60Ah鋰電池芯要測試10倍脈沖工作電流（10C-rate），在過去必須購置600A充放電設備才能實施。現(xiàn)在，致茂電子開發(fā)出200%的脈沖電流測試方案供您選擇！

Chroma 17010H單通道電流能力300A，超級模式30秒內(nèi)能輸出電流200%（600A），此項新設計聚焦于電池脈沖電流應用進而優(yōu)化功率輸出模式，具有體積減小50%、相較滿功率設計方案直接成本降低30%的優(yōu)勢。Chroma研發(fā)團隊設計出高脈沖電流能力的關(guān)鍵在功率電路的溫升控制，首先，17010H高轉(zhuǎn)換效率的能源回收式構(gòu)架大幅度降低充電與放電時的元件發(fā)熱，再通過優(yōu)化功率模塊配比及元件選用提高工作電流，最后配合熱流設計達到溫度控制，而測量部分則開發(fā)出分布式的比流器構(gòu)架保障電流精度，輔以冷熱區(qū)電路布局降低溫度飄移，整合實現(xiàn)200%脈沖電流能力的電池測試系統(tǒng)。

（圖二）200%脈沖輸出模式使用效益

此外，Chroma 17010H更具五大優(yōu)勢：

高測量再現(xiàn)性可幫助實驗者在趨勢研判與特征分析時省下可觀時間。

零交越與高速電流響應能力提供更貼近真實應用的實驗結(jié)果。

多電流檔位設計提升小電流精準度，最小電流檔位達1/10，高低倍率性能測試皆有適合量程。

提升能源回收效率達75%，不僅節(jié)省運轉(zhuǎn)電力、廢熱空調(diào)還可降低實驗室配電容量。

獨立的二級電壓保護功能，強化大電流測試之安全性。

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