리튬 배터리의 내부 저항을 측정하는 방법

2025 년 8 월 7 일

니나 찬

제품 연구 개발 및 디자인 분야에서 10년의 경력을 보유한 선임 산업 디자이너로서, 기능성과 미학을 접목하여 제품 컨셉부터 양산까지 전 과정을 주도하는 데 능숙합니다. 다양한 분야의 산업 제품 디자인 및 최적화 작업에 참여하여 풍부한 학제 간 협업 및 혁신 역량을 보유하고 있습니다.

리튬 배터리의 내부 저항은 DC, AC, EIS 등의 방법을 적용하거나 배터리 분석기를 사용하여 측정합니다. 각 분석기는 배터리 팩 진단에 고유한 장점을 제공합니다. 정확한 내부 저항 측정값은 UL 1642, SAE J2464 및 IEC 62660-2 표준을 준수하여 까다로운 애플리케이션에서도 안전성과 신뢰성을 보장합니다.

빠른 답변

내부 저항은 리튬 배터리가 전류 흐름에 얼마나 저항하는지를 나타냅니다. 내부 저항이 높을수록 전압 강하, 발열, 출력 저하 및 작동 시간 단축이 발생할 수 있습니다. 측정 방법에는 AC 저항계, DC 부하 테스트 및 배터리 분석기가 있습니다. OEM 제품의 경우, Large Power 배터리 화학 성분, 전압 등을 일치시키는 데 도움이 될 수 있습니다. BMS/PCM 보호충전기 설정 및 인증 요구 사항.

주요 요점

내부 저항을 측정하면 리튬 배터리 상태를 모니터링하여 안전성, 성능, 수명 연장을 보장하는 데 도움이 됩니다.
정확한 결과를 얻으려면 배터리 유형과 용도에 따라 DC, AC, EIS 또는 4선식 등 적절한 방법을 사용하세요.
적절한 도구를 사용하여 안정적인 조건에서 정기적으로 테스트를 실시하면 배터리 노화를 일찍 감지하고 예상치 못한 배터리 고장을 방지할 수 있습니다.

리튬 배터리 내부 저항 측정 방법

방법	그것이 보여주는 것	최고의 사용
AC IR 미터	빠른 임피던스 측정.	세포 선별 및 품질 검사.
DC 부하 테스트	부하 시 전압 강하.	실제 성능 예측치.
배터리 분석기	용량 및 저항 추세.	실험실 및 포장 검증.
생산 테스트	세포 간 일관성.	맞춤형 팩을 위한 셀 매칭.

1부: 내부 저항의 기본

1.1 내부 저항이란 무엇인가?

배터리 내부 저항에 대해 이야기할 때, 모든 셀 내부의 작지만 중요한 저항을 지칭합니다. 이 저항은 배터리가 전력을 공급할 때 전압 강하를 유발합니다. 아래 표에서 일반적인 NMC 리튬 배터리를 예로 들어 그 관계를 확인할 수 있습니다.

매개 변수	값/수식	설명
개방 회로 전압(OCV)	3.7 V	50Ah NMC 셀의 5% SOC에서의 전압
내부 저항(Rint)	0.025 Ω	일반적인 DC 내부 저항
전류 소모량(I)	10	예시 부하
전압 강하(V_drop)	0.25 V	V_drop = I × Rint
부하 전압(V_load)	3.45 V	V_load = OCV – V_drop
최대 전류(I_max)	48	I_max = (OCV – V_min) / Rint
셀 용량	5 아	이 예제의 표준
최대 방전율	~10도	10 × 5Ah = 50A

이 값을 정량화하기 위해 내부 저항 측정을 사용하는데, 일반적으로 밀리옴(mΩ) 단위입니다. 내부 저항을 측정하면 작동 중 열로 손실되는 에너지의 양을 파악하는 데 도움이 됩니다.

1.2 리튬 배터리 팩의 중요성

배터리 내부 저항은 리튬 배터리 팩의 성능, 안전성 및 수명에 직접적인 영향을 미치므로 모니터링해야 합니다. 내부 저항이 증가하면 출력 감소, 발열 증가, 용량 손실이 가속화됩니다. 경험적 연구에 따르면 노화, 고전류, 심방전 사이클은 모두 내부 저항을 증가시켜 성능 저하 및 고장으로 이어집니다. 배터리 관리 시스템은 정확한 내부 저항 측정을 통해 배터리 상태를 예측하고 안전하지 않은 작동을 방지합니다. 다음과 같은 분야에서 의료, 로봇, 보안, 인프라, 가전 제품예산 및 산업 응용 분야에서 높은 내부 저항은 치명적인 고장이나 가동 중단을 초래할 수 있습니다.

Tip 리튬 배터리 팩의 내부 저항을 정기적으로 측정하면 노화의 징후를 조기에 감지하고 예상치 못한 고장을 방지하는 데 도움이 됩니다.

1.3 측정에 영향을 미치는 요인

배터리 내부 저항 측정 방법을 선택할 때는 여러 가지 요소를 고려해야 합니다.

배터리 크기 및 화학 성분(NMC, LiFePO4, LCO, LMO, LTO 등)
충전 상태 및 온도
배터리 수명 및 사이클 내역
교정 정확도 및 환경 간섭

요인 범주	특정 요인 및 설명
구조 설계	탭 번호, 크기, 위치; 용접 품질; 다짐 밀도
원자재 성능	전극 재료, 전도성 첨가제, 전류 집전체 코팅
제조 공정	플레이트 회전 시간, 액체 주입, 침투 시간
근무 조건	온도, SOC, 저장, 충전/방전 사이클, 차단 전압

항상 사용 용도와 포장 설계에 맞는 측정 방법을 사용해야 합니다. 정밀한 결과를 얻으려면 노이즈를 최소화하고, 기기를 교정하고, 안정적인 조건에서 테스트하십시오. 필요한 경우 리튬 배터리 팩을 위한 맞춤형 솔루션당사의 OEM/ODM 컨설팅 서비스를 고려해 보세요.

2부: 리튬 배터리의 내부 저항 측정 방법

정확한 내부 저항 측정은 까다로운 환경에서 리튬 배터리 팩의 안전성, 신뢰성 및 성능을 보장하는 데 필수적입니다. 다양한 측정 방법 중에서 선택할 수 있으며, 각 방법은 고유한 장점과 최적의 사용 시나리오를 가지고 있습니다. 아래에서 가장 널리 사용되는 기술에 대한 단계별 가이드와 유용한 팁을 확인하실 수 있습니다.

2.1 DC 방법

DC 방전 내부 저항 측정법은 간단하며 현장 진단 및 품질 관리에 널리 사용됩니다. 배터리에 알려진 전류를 인가하고 부하가 걸리기 전과 후의 전압 강하를 측정합니다. 이 방법은 특히 의료, 로봇 공학 및 산업 분야의 NMC 리튬 배터리 팩에 유용합니다.

단계별 가이드 :

배터리 준비:
배터리가 표준 충전 상태(일반적으로 50%)이고 실온에 있는지 확인하세요. 이렇게 하면 결과의 변동성을 줄일 수 있습니다.
회로 설정:
배터리 단자에 교정된 멀티미터를 연결하세요. 신뢰할 수 있는 부하 저항이나 프로그래밍 가능한 전자 부하를 사용하세요.
개방 회로 전압(OCV) 기록:
부하를 걸지 않은 상태에서 전압을 측정하여 기록합니다.
하중을 적용합니다:
부하를 켜서 일정한 전류(예: 배터리 정격에 따라 1C 또는 0.5C)를 흐르게 합니다.
부하 전압 측정:
몇 초 후 부하 전압을 기록합니다.
내부 저항을 계산하세요:
옴의 법칙을 사용하세요:
R = (OCV - V_load) / I_load
예를 들어, OCV = 3.7V, V_load = 3.45V, I_load = 10A인 경우
R = (3.7 - 3.45) / 10 = 0.025 Ω

Tip 정확도를 높이려면 항상 짧고 두꺼운 와이어를 사용하고 접촉 저항을 최소화하십시오. 고정밀이 필요한 경우 4선 방식을 고려하십시오.

장점:

간단하고 가성비가 좋음
빠른 진단에 적합

제한 사항 :

저항성이 낮은 세포에서는 정확도가 떨어짐
온도와 충전 상태에 민감함

펄스 전력 테스트 및 펄스 멀티사인 방식과 같은 고급 프로토콜은 실제 배터리 사용을 시뮬레이션하고 단계별 검증을 제공함으로써 DC 방식의 정확도를 더욱 향상시킬 수 있습니다.

2.2 AC 방법

AC 압력 강하 내부 저항 측정법은 일반적으로 1kHz의 작은 AC 신호를 사용하여 배터리의 임피던스를 측정합니다. 이 방법은 빠르고 비파괴적이어서 생산 라인의 품질 검사 및 인프라 및 보안 시스템의 대규모 배터리 팩에 이상적입니다.

그것은 작동하는 방법 :

임피던스 미터 또는 배터리 분석기는 배터리에 약간의 AC 전류를 흘립니다.
이 장치는 결과적으로 발생하는 전압 반응을 측정합니다.
분석기는 테스트 주파수에서 전압과 전류의 비율을 기반으로 내부 저항을 계산합니다.

비교표: DC 대 AC 방법

아래	DC 방식(펄스/부하)	AC 방식(1kHz)
속도	보통	빠른
정확성	고저항성 세포에 좋음	저항성이 낮은 세포의 경우 높음
적당	현장 진단, SOH 점검	생산, 품질 검사
일반적인 값(NMC)	5~6mΩ	~2.3 ± 0.3mΩ
주파수 의존성	아니	예(결과는 빈도에 따라 다름)
전력 손실	더 높은	최소의

참고 : AC 방식은 DC 방식에 비해 저항을 과소평가할 수 있으며, 특히 전력 또는 손실 예측에 유용합니다. 일관성을 위해 항상 동일한 측정 방식을 사용하여 결과를 비교하십시오.

시뮬레이션 연구와 기술 벤치마크를 통해 AC 방식이 연속 DC 회로 대비 편차가 1.6%에 불과하여 신뢰할 수 있는 결과를 제공하는 것으로 확인되었습니다. 교정 가이드와 제조업체 데이터시트는 이 방식의 신뢰성을 더욱 뒷받침합니다.

2.3 EIS 및 XNUMX선 기술

전기화학 임피던스 분광법(EIS)은 연구 및 고급 산업 분야에서 내부 저항 측정의 황금 표준입니다. EIS는 넓은 주파수 범위를 커버하며, 저항뿐만 아니라 전기화학 반응, 확산 및 분리막 품질에 대한 정보를 보여주는 상세한 나이퀴스트 플롯을 제공합니다.

EIS 절차:

배터리를 EIS 지원 분석기에 연결합니다.
밀리헤르츠에서 킬로헤르츠까지 주파수를 스윕합니다.
결과 임피던스 스펙트럼을 분석하여 내부 저항 및 기타 매개변수를 추출합니다.

4선 기술:

전류 공급과 전압 측정에는 별도의 전선 쌍을 사용하세요.
이를 통해 저항이 낮은 리튬 배터리 팩에 중요한 리드 및 접촉 저항으로 인한 오류가 제거됩니다.

Tip EIS는 반복성과 정확성을 보장하기 위해 신중한 보정 및 메타데이터 관리가 필요합니다. 4선식 구성은 정밀도를 높이지만 비용과 복잡성이 증가할 수 있습니다.

EIS와 4선 기술은 배터리 연구개발, 의료 및 산업 분야의 품질 보증, LiFePOXNUMX 및 리튬 이온과 같은 새로운 화학 물질의 벤치마킹에 특히 유용합니다.

2.4 테스터 사용

최신 배터리 분석기와 전용 테스터는 내부 저항 측정 과정을 간소화합니다. 이러한 장치는 종종 DC, AC, EIS 기능을 결합하여 자동화된 절차와 데이터 로깅을 제공합니다.

찾아야 할 주요 특징:

높은 정밀도 및 반복성
다양한 배터리 화학 물질(NMC, LiFePO4, LCO, LMO, LTO)에 대한 포괄적인 데이터베이스
사용자 친화적인 인터페이스와 소프트웨어 호환성
실시간 충전 상태(SOC) 및 건강 상태(SOH) 분석
부하 테스트 및 임피던스 테스트 모드

호출: 배터리 분석기를 사용한 저항 테스트는 결함이 있는 셀을 빠르게 식별하여 보안 시스템 및 인프라와 같은 중요한 애플리케이션에서 예측적 유지 관리를 지원합니다.

배터리 분석기를 선택할 때는 하드웨어 내구성, 교정 지원, 그리고 온도 측정과 같은 보조 기능을 고려하십시오. 맞춤형 솔루션의 경우, 맞춤형 배터리 컨설팅 서비스를 살펴보세요.

2.5 결과 해석

내부 저항 측정 결과 해석은 배터리 상태 평가 및 수명 주기 관리에 매우 중요합니다. 새 NMC 리튬 배터리 셀의 일반적인 저항값은 측정 방법 및 셀 설계에 따라 2~6mΩ입니다. LiFePO4 리튬 배터리 셀은 화학적 특성으로 인해 약간 더 높은 값을 보일 수 있습니다.

높은 내부 저항이 나타내는 것:

노화와 용량 감소
작동 중 발열 증가
잠재적 안전 위험 및 성능 저하

사례 연구에 따르면 배터리 팩은 노후화됨에 따라 내부 저항이 선형 또는 초선형적으로 증가하며, 이는 용량 손실 및 전압 불안정과 밀접한 관련이 있습니다. 정기적인 측정을 통해 이러한 추세를 파악하고 유지 보수 또는 교체에 대한 정보에 입각한 결정을 내릴 수 있습니다.

Tip 결과를 항상 제조사 사양 및 기존 배터리 팩의 과거 데이터와 비교하세요. 일관된 측정값을 얻으려면 제어된 온도 환경을 사용하세요.

요약표: 측정 방법 및 응용 분야

측정 방법	지원 기기	주요 장점	제한 사항
DC 방전	현장 진단, SOH 점검	간단하고 비용 효율적	낮은 R의 경우 정확도가 떨어짐
AC 압력 강하(1kHz)	생산, 품질 검사	빠르고 비파괴적	주파수에 따라 다름
EIS	R&D, 첨단 진단	세부적이고 다중 매개변수	복잡하고 비용이 많이 든다
4선	저항성이 낮고 정밀도가 높아야 함	리드 저항을 제거합니다	더 복잡한 설정
배터리 분석기/테스터	정기 유지 관리, 예측 분석	자동화되고 사용자 친화적입니다	비용은 기능에 따라 다릅니다.

이러한 모범 사례를 따르면 의료, 로봇공학, 보안, 인프라, 가전제품, 산업 분야 전반에 걸쳐 리튬 배터리 팩의 정확한 내부 저항 측정과 안정적인 작동을 보장할 수 있습니다.

내부 저항 측정 모범 사례를 준수하여 안정적인 리튬 배터리 팩 성능을 확보하십시오. 정기적인 모니터링과 정확한 해석은 필수적입니다. 현장 데이터는 SOC, 온도, 노화 충격 저항과 같은 요인들이 어떻게 작용하는지 보여줍니다.

요인	주요 내용
충전 상태(SOC)	저항은 공허함에서 최고치를 기록하고 80~90% SOC에서 최저치를 기록합니다.
온도	낮은 온도는 상당한 저항 증가를 유발합니다.
노화	충전-방전 사이클이 많을수록 저항이 증가합니다.
세포 차이	동일한 디자인이라도 저항은 세포를 구별합니다.
SOC 추정	실시간 저항으로 SOC 정확도가 15% 이상 향상됩니다.