電阻通常是電池性能監測中被忽視的一個變量，因為它不是由 BMS 直接測量的。這很遺憾，因為它會在短期和長期內悄無聲息地影響資產性能和安全性。因此，正確跟蹤電阻的發展可以釋放機會來提高資產效率和壽命。

“電阻”對電池來說到底意味著什么？它如何工作，如何影響資產績效？它應該如何影響資產管理策略？讓我們來一探究竟！

電池內阻：一種具有多種表現形式的“阻力”

電池的內阻是阻礙電荷流動的固有阻力。

一定比例對應于電流流過導電內部或外部材料時的阻力（稱為“歐姆電阻”）。

這種內部電阻的另一個組成部分是動態的，我們稍后會解釋，它被稱為“極化電阻”：它對應于離子在電解質中移動并穿過電極的活性層時遇到的困難，就像你在水中游泳所需要付出的努力一樣。

這種持續內部電阻的存在是應用于實際儲能（如 BESS）時的兩個主要限制因素：

在電芯層面，充電和放電過程中不可避免地會損失一些能量（見圖 1），這與上述鋰離子在電解質中擴散并插入電極材料層內的“努力”相對應。

放大到模組級別，這種電阻甚至發揮了更具欺騙性的作用。它可以過早停止充電周期，這種情況通常是由于BMS對電壓信號的誤解而導致的。事實上，需要注意：電壓 (U) = 電阻 (R) x 電流 (I) + OCV， 這意味著由于電阻，充電時的最大電壓可能比預期的更快達到。這欺騙了 BMS，使其認為電池已充滿電，而實際上，它可以存儲更多能量。

圖 1：電壓與容量

高電阻意味著較低的資產績效

在現場，高電阻會對電池性能產生多種影響，即系統的整體能效。

對性能的影響

一方面，高電阻會導致能量以熱量的形式損失，這意味著放電時返回電網的能量 (Wh) 比最初充電的能量要少，從而導致電動汽車續航里程縮短， BESS 的收入潛力降低。即使在SOH相同的情況下也會發生這種情況；隨著電阻的增加，實際可用的能量會減少。與跟蹤 BESS 的 SOH（容量損失）非常相似，監測電阻增加導致的能量損失會直接影響可供輸送的能量。

典型的鋰離子電池的能量產出率在 80-95%* 之間，這是一個相當大的區間，如果不加以控制，性能差異會更大。

另一方面，高電阻會限制從電池中抽取的最大電流，從而降低重大和突然發生的電力需求（例如動態電動汽車加速）的最大可用功率（W）。

對安全的影響

除了性能之外，過度的電阻還可能損害資產的安全性。

高電阻意味著額外的熱量，這可能會導致過熱，這是眾所周知的（也是顯而易見的）熱失控原因。高電阻也可能表示存在析鋰風險；電阻的增加通常是由于 SEI（固體電解質界面）層的生長，這也使得進入負極變得更加困難，從而促進了進一步的鍍層。再一次，析鋰是事故的已證實風險因素。

*研究實驗室測試結果

電阻動態：管理短期波動和長期變化

事情變得更加棘手的是，電阻可能會發生變化，其變化受到當前運營條件和潛在結構變化的影響。

短期波動會暫時改變電池的電阻：

在高 SOC 和低SOC時，電阻隨SOC而變化：當電極完全鋰化時，電阻比平時更高；

溫度也起著至關重要的作用；在較冷的條件下，離子在電解質中的移動受到阻礙，導致電阻暫時飆升，隨著溫度升高而恢復正常。

結構變化帶來更持久的挑戰。隨著電池內部組件的磨損，電池衰減會導致電阻逐漸增加，從而導致性能緩慢下降。無論是由于初始質量變化還是運行壓力導致的電池故障，都會進一步加劇電阻問題。

由于每個電池的內部電阻都會發生變化，因此存在這些變化不均勻的風險，從而導致不平衡。這種電阻分散會導致不均勻老化，甚至導致過壓/欠壓的風險

圖 2：電阻增加：對電池生態系統的影響

如何應對？監測電阻并加以區分

鑒于其不斷發展的特性，監測電阻隨時間的變化具有重要價值，有助于了解性能下降或安全風險的早期跡象。所有這些都是通過 BMS 數據不直接提供的不同視角完成的（請參閱下面的用例）。更重要的是，當結合 SOH 等其他指標來掌握資產的實際能量、它如何受到電池衰減的影響以及它如何影響所有者的業務案例時，這一點變得尤為重要。

使用案例

電阻監測如何幫助發現600MWh 設備調試過程中隱藏的安全風險

場景

當PowerUp對正在進行的600MWh 存儲進行調試審查時，我們仔細研究了內部電阻，以深入了解傳統 BMS 指標可能忽略的系統安全性和性能。

發現

在檢查1900 多個電池簇的電流和電壓數據時，我們能夠計算出直流電阻值，在 1900 個電池簇中，發現了一個電阻異常高的異常值。（見圖 3 中的紅色圓圈）

高電阻與突然升溫（+50°C）相匹配，但僅在通電時才會發生。這是一種電氣連接故障的征兆，有升級為熱失控的風險。（參見圖 4 中的藍色圓圈）

圖 3：單個電池簇直流電阻的變化

圖4：電池循環時溫度異常升高

經過分析，該電池簇被關機，以避免出現任何嚴重的安全問題，并且電池供應商計劃更換該電池簇。