2024年3月14日发(作者：贝代天)
锂电池内阻的测试原理，方法及应用
锂电池的内阻是电池性能评估的重要指标之一，无论是在电池设计，电池生
产过程，电池出货控制，电池使用过程以及电池的报废一整条线上都对电池当前
的质量起着重要的衡量指标。
锂电池的内阻分为通常可分为直流内阻（DCR）和交流内阻（ACR）2种。在
比较这2种内阻之前，先看一下由电池组成的一个简单电路图：
V
ocv
为电池开路电压 R
Ω
为欧姆内阻 R
ct
为电荷转移电阻
C
dl
为双电层电容 R
w
为扩散电阻
如果给锂电池正负极之间加一个高频的正弦波电流信号，C
dl
相当于导通短
路状态，高频正弦波电流不会造成电极表面物质的消耗，根据电化学知识我们可
知 R
ct
、C
dl
和R
w
均可忽略，那么我们测试得到的内阻大小就是R
Ω
；将正弦波电流
信号的频率降低到不会造成电极表面物质大量消耗时，那么R
w
仍可忽略，通过模
拟计算就可以推导出R
ct
和C
dl
；将正弦波电流信号的频率继续降低到低频时，比
如到0.01Hz，此时电池的电极表面物质被大量消耗，需要通过扩散来补充消耗
的锂离子，计算得到的就是R
w
。
一．交流内阻：
交流内阻测试过程就是给就是通过在电池正负极注入正弦波电流信号
I=Imaxsin(2πft)，同时通过另外两端在电池正负极检测得到正弦波电压信号
U=Umaxsin(2πft+ψ)，进而可以推导出电池的交流阻抗。其中绘制的图片我们
称交流阻抗谱，又叫奈奎斯特图，是电化学领域里研究电池的主要图谱之一，测
试的主要设备为电化学工作站。
1KHZ
图中大概1kHz左右测得的电阻一般被认为是电池的欧姆电阻，1kHz~1Hz
左右的半圆弧代表的是电池的R
ct
和C
dl
，1Hz~mHz代表的是电池的扩散电阻。在
专业的文献里通常写到：实轴的截距代表欧姆阻抗，是由电子与离子迁移阻力产
生的；半圆是由电解质与电极材料界面上的电荷转移产生的；低频部分是由锂离
子在电解质中的扩散和在正负极材料中的扩散产生的。
二．直流内阻
直流内阻就是给电池施加一个直流信号来测试电池内阻，一般通过HPPC
(HybridPulsePowerCharacterization)测试计算得到,
常用的直流电阻测试方法有三个：
1. 美国《FreedomCar电池测试手册》的HPPC方法，测试持续时间为10s，
施加的放电电流为5C或更高，充电电流为放电电流的75%，具体电流的
选择根据电池特性制定。
2. 日本JEVSD7132003的测试方法，原来主要针对Ni/MH电池，后也应用于
锂离子电池：首先建立0~100%SOC下电池的电流-电压特性曲线，分别以
1C、2C、5C、10C的电流对设定SOC下的电池进行交替充电或放电，充
电或放电时间都为10s，计算电流的直流内阻。
3. 我国“863”计划新能源汽车重大专项《HEV用高功率锂离子动力电池性
能测试规范》中提出的测试方法。测试持续时间为5s，充电测试电流为
3C，放电测试电流为9C。
以上几种测试方法的主要差别在于放电倍率差别。我国标准只规定了一个
放电倍率，因此较为死板；HPPC方法通常选取两个倍率，一个是1C放电倍
率，用于衡量小倍率放电电池电阻特性，另一个是5C放电倍率，用于衡量大倍
率放电电池电阻特性；第二种方法则选择了多种放电倍率条件进行测试，测试
更灵活。
至于在评估电池性能过程中，采用哪种方法比较好，这需要看你测试的目
的和电池本身所处的状态，根据你需要合理选择。比如市场上我们购买的锂离
子内阻测试仪器，测试电池的内阻，设备一般就是选用1kHz固定频率，得到的
测试结果则是大略的电池内阻，如果需要详细了解电池的内部过程，建议选择
电化学工作站测试电池的内阻，这样就会得到更准确一些的信息，更加了解电
池本身所处的健康状态。当然对电化学阻抗谱的分析，绝对是一项需要专业理
论知识的人才能够大概的推理，这不仅受到仪器的精度，测试条件，还受到电
池本身的状态的影响，测试只是相对的，不是绝对的，但是大概能够推断出电
池的一些性质。比如，磷酸铁锂电池的内阻由2毫欧增加到100m欧，我们可以
根据电池的状态，基本确定电池报废了。
2024年3月14日发(作者：贝代天)
锂电池内阻的测试原理，方法及应用
锂电池的内阻是电池性能评估的重要指标之一，无论是在电池设计，电池生
产过程，电池出货控制，电池使用过程以及电池的报废一整条线上都对电池当前
的质量起着重要的衡量指标。
锂电池的内阻分为通常可分为直流内阻（DCR）和交流内阻（ACR）2种。在
比较这2种内阻之前，先看一下由电池组成的一个简单电路图：
V
ocv
为电池开路电压 R
Ω
为欧姆内阻 R
ct
为电荷转移电阻
C
dl
为双电层电容 R
w
为扩散电阻
如果给锂电池正负极之间加一个高频的正弦波电流信号，C
dl
相当于导通短
路状态，高频正弦波电流不会造成电极表面物质的消耗，根据电化学知识我们可
知 R
ct
、C
dl
和R
w
均可忽略，那么我们测试得到的内阻大小就是R
Ω
；将正弦波电流
信号的频率降低到不会造成电极表面物质大量消耗时，那么R
w
仍可忽略，通过模
拟计算就可以推导出R
ct
和C
dl
；将正弦波电流信号的频率继续降低到低频时，比
如到0.01Hz，此时电池的电极表面物质被大量消耗，需要通过扩散来补充消耗
的锂离子，计算得到的就是R
w
。
一．交流内阻：
交流内阻测试过程就是给就是通过在电池正负极注入正弦波电流信号
I=Imaxsin(2πft)，同时通过另外两端在电池正负极检测得到正弦波电压信号
U=Umaxsin(2πft+ψ)，进而可以推导出电池的交流阻抗。其中绘制的图片我们
称交流阻抗谱，又叫奈奎斯特图，是电化学领域里研究电池的主要图谱之一，测
试的主要设备为电化学工作站。
1KHZ
图中大概1kHz左右测得的电阻一般被认为是电池的欧姆电阻，1kHz~1Hz
左右的半圆弧代表的是电池的R
ct
和C
dl
，1Hz~mHz代表的是电池的扩散电阻。在
专业的文献里通常写到：实轴的截距代表欧姆阻抗，是由电子与离子迁移阻力产
生的；半圆是由电解质与电极材料界面上的电荷转移产生的；低频部分是由锂离
子在电解质中的扩散和在正负极材料中的扩散产生的。
二．直流内阻
直流内阻就是给电池施加一个直流信号来测试电池内阻，一般通过HPPC
(HybridPulsePowerCharacterization)测试计算得到,
常用的直流电阻测试方法有三个：
1. 美国《FreedomCar电池测试手册》的HPPC方法，测试持续时间为10s，
施加的放电电流为5C或更高，充电电流为放电电流的75%，具体电流的
选择根据电池特性制定。
2. 日本JEVSD7132003的测试方法，原来主要针对Ni/MH电池，后也应用于
锂离子电池：首先建立0~100%SOC下电池的电流-电压特性曲线，分别以
1C、2C、5C、10C的电流对设定SOC下的电池进行交替充电或放电，充
电或放电时间都为10s，计算电流的直流内阻。
3. 我国“863”计划新能源汽车重大专项《HEV用高功率锂离子动力电池性
能测试规范》中提出的测试方法。测试持续时间为5s，充电测试电流为
3C，放电测试电流为9C。
以上几种测试方法的主要差别在于放电倍率差别。我国标准只规定了一个
放电倍率，因此较为死板；HPPC方法通常选取两个倍率，一个是1C放电倍
率，用于衡量小倍率放电电池电阻特性，另一个是5C放电倍率，用于衡量大倍
率放电电池电阻特性；第二种方法则选择了多种放电倍率条件进行测试，测试
更灵活。
至于在评估电池性能过程中，采用哪种方法比较好，这需要看你测试的目
的和电池本身所处的状态，根据你需要合理选择。比如市场上我们购买的锂离
子内阻测试仪器，测试电池的内阻，设备一般就是选用1kHz固定频率，得到的
测试结果则是大略的电池内阻，如果需要详细了解电池的内部过程，建议选择
电化学工作站测试电池的内阻，这样就会得到更准确一些的信息，更加了解电
池本身所处的健康状态。当然对电化学阻抗谱的分析，绝对是一项需要专业理
论知识的人才能够大概的推理，这不仅受到仪器的精度，测试条件，还受到电
池本身的状态的影响，测试只是相对的，不是绝对的，但是大概能够推断出电
池的一些性质。比如，磷酸铁锂电池的内阻由2毫欧增加到100m欧，我们可以
根据电池的状态，基本确定电池报废了。