通電時間と直流抵抗の関係

通電時間と直流抵抗の関係

 

電池の内部抵抗は大きく分けて交流抵抗と直流抵抗に分類できることをこちらで解説しています。

 

そして、直流抵抗は温度やSOCだけでなく、通電時間によっても変化します。

 

こちらのページでは

 

・リチウムイオン電池における直流抵抗と通電時間の関係

 

・等価回路を用いた解説

 

について解説しています。

 

(※直流と交流自体の違いはこちらで解説しています

 

 

リチウムイオン電池における直流抵抗と通電時間の関係

リチウムイオン電池において、一般的に直流抵抗は通電電流値を何点か振り、その際の電圧を測定し、データ処理することで算出します

 

直流抵抗に影響を与えるパラメータとして、温度やSOCが挙げられますがそれだけでなく、通電時間も影響します。

 

そこで、直流抵抗と通電時間の関係について解説します。

 

まず、電池の等価回路は一般的に以下のように表されることが知られています(等価回路とは何か?はこちらで解説しています)。

 

 

 

電池の等価回路は、上図にもう一方の電極分のコンデンサーと各抵抗を並列につないだものを、電解液中の移動抵抗成分と直列でつなげたものになります。

 

ここで、通電時間と共に変化する抵抗(インピーダンス)成分は、コンデンサーと各抵抗を並列でつないだ部分に当たります。

 

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等価回路を用いた解説

 

まず、通電初期の直流抵抗を考えていきます。

 

イメージしやすいよう、電解液の移動抵抗(R1とします)と片方の電極の電極抵抗(R2とします)、コンデンサー成分のみの記載の図を下に示します。

 

 

すると、通電初期では並列部分においてコンデンサー成分の方に電流が流れ込みます。

 

つまり、通電電流が通る抵抗はR1のみになり、初期の直流抵抗はR1のみになります。

 

 

次第にコンデンサーが充電されていきますと、徐々にR2にも電流が流れ始めます。

 

すると徐々に直流抵抗の値がR1+R2に近づくために、徐々に上昇していきます

 

具体的には、電極反応の抵抗値も通電電流値や電荷移動抵抗や固体内拡散抵抗のバランスなどで変化しますが、大まかなイメージとしましては上述の通りです。

 

 

そのため、直流抵抗といっても何秒目の抵抗値かで大きく変化しますので、データを取り扱う時はきちんと摺合せしましょう。

 

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