Qu'est-ce que la résistance électrique ?

La résistance d'un composant, exprimée en ohms (Ω), mesure l'opposition au flux de courant dans un circuit électrique : plus la valeur de résistance est élevée, plus il est difficile pour l'électricité de circuler dans le circuit, et inversement, plus la valeur de résistance est faible, meilleur est le flux de courant. Il est également utilisé pour estimer l'état des composants ou du circuit.

• La résistance peut être matérielle: il s'agit d'un composant électronique à valeur fixe, intégré dans un circuit électrique, une carte électronique ou un composant thermique présent dans les appareils ménagers et industriels.
• Comme cela peut être immatériel: elle est appelée « résistance interne », terme utilisé pour décrire et mesurer le comportement résistif d'un assemblage tel que le corps humain, une cellule lithium-ion... Seul cet aspect de la résistance sera développé dans l'article.

Pour étudier le comportement de la résistance interne, il est nécessaire de la représenter et d'utiliser un modèle de circuit électrique équivalent.

Comment mesurez-vous la résistance interne d'une cellule lithium-ion ?

La valeur de résistance interne d'une cellule Li-ion est complexe à évaluer car elle varie en fonction de la température, du SoC, du SoH, de la température et d'autres facteurs. Le résultat dépend de la méthode utilisée. Il n'existe donc pas de valeur unique pour une cellule.

De nombreux circuits électriques équivalents sont utilisés pour modéliser la résistance interne d'une cellule Li-ion, qu'il s'agisse de circuits simples (une seule résistance) ou complexes (combinaison en série et en parallèle de composants électroniques tels que des résistances et des bobines). C'est le nombre de méthodes qui existent pour estimer les différents mécanismes électrochimiques à partir desquels la résistance interne de la cellule est dérivée. Ces méthodes peuvent être classées en deux catégories :

• la catégorie connue sous le nom de courant continu (DC), qui permet une étude basée sur le temps
• la catégorie de courant alternatif (AC) permettant une étude de fréquence.

Méthode d'impulsion : appartient à la catégorie « Courant continu (DC) » et consiste à appliquer une impulsion de courant de plusieurs secondes et à mesurer la réponse en tension. La résistance interne totale de la cellule est ainsi déduite de la loi d'Ohm, en tenant compte de tous les mécanismes électrochimiques résistifs (résistance ohmique, polarisation par transfert de charge, diffusion, etc.). L'intérêt principal de cette mesure est de fournir des informations précieuses sur les performances de la cellule, notamment en termes de puissance.

Les paramètres (intensité et durée de l'impulsion) appliqués à ce type de test dépendent avant tout de l'application visée. Il n'existe pas de procédure normalisée, mais la procédure décrite dans la norme IEC 61690 est couramment utilisée.

Méthode AC à 1 kHz : est une méthode très rapide et simple dans la catégorie « Courant alternatif (AC) » qui permet d'estimer la résistance purement ohmique de la cellule, responsable de la chute de tension immédiate sous un courant de décharge et du dégagement de chaleur par effet Joule. Il utilise un courant alternatif à une fréquence fixe, généralement 1 kHz. Bien que le résultat ne permette pas une comparaison efficace entre différentes références de cellules, cette méthode présente un intérêt en fin de chaîne de production de cellules, car elle permet aux fabricants de contrôler la qualité au sein d'une même référence.

Méthode EIS : dans la même catégorie que la précédente, la spectroscopie d'impédance électrochimique (EIS) est une méthode non destructive qui consiste à appliquer un faible courant alternatif sur une large plage de fréquences allant du MHz au kHz. L'étude de la réponse en tension dans le domaine fréquentiel permet d'accéder à tous les processus qui se déroulent dans la cellule, et de les isoler afin de paramétrer des modèles par exemple.

Ces mesures sont utiles pour :

• détermination de la puissance maximale pouvant être extraite de la cellule
• comparer les cellules (si la chimie, le format et la capacité sont proches)
• dimensionnement d'un système de gestion thermique, efficacité
• faire de la programmation dans les BMS en utilisant une résistance interne
• développer des modèles électriques pour les simulations
• évaluer l'état de santé de la batterie
• détecter un défaut de production ou une cellule défectueuse

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