リチウム電池内抵抗の秘密を明らかにする: 主要な影響要因と最適化ソリューション

内部抵抗は,リチウム電池を通る電流が動作中に遭遇する抵抗です.試験方法に基づいて,それはACの内部抵抗とDCの内部抵抗に分けることができます電池の内部抵抗は,リチウムイオン電池の品質を評価するための重要なパラメータです.高い内部抵抗は,大量のジョウル熱を生成します.バッテリーの温度を上昇させる放電電圧の低下と放電時間の短縮に繋がり,バッテリーの性能と使用寿命に深刻な影響を与える.内部抵抗は,リチウム電池の電気化学性能試験において考慮すべき重要なパラメータでもある.この記事では,リチウム電池の材料と製造プロセスを考慮し,リチウム電池の内部抵抗に影響を与える要因を紹介します.

一般的に,電池内抵抗はオム抵抗と偏振抵抗に分けられる.オム抵抗は電極材料,電解質,分離器,電極,電池,電池,電池,電池,電池,電池,電池,電池,電池,電池,電池,電池,電池,電池,電池,電池,電池,電池,電池,電池,電池,電池,電池,電池,電池,電池,電池様々な部品の接触抵抗偏光抵抗は,抵抗力電気化学反応中の偏振によって引き起こされるもの,電気化学偏振抵抗と濃度偏振抵抗を含む.バッテリーのオム抵抗は,バッテリーの総導電率によって決定されます極化抵抗は電極活性材料のリチウムイオンの固体相拡散係数によって決定される.

I.オム抵抗

オム抵抗は主に3つの部分に分かれます.イオン阻力,電子阻力,接触阻力.リチウム電池の内部阻力を最小限にするために,この3つのオム抵抗の成分を減らすために具体的な措置が講じられる必要がある..

1離子阻力

リチウム電池の離子阻力とは,電池内のリチウムイオンが移動する際に遭遇する抵抗を指します.リチウム電池では,リチウムイオンの移動速度と電子の伝導速度が 同じくらい重要な役割を果たします離子阻害は,主として正電極と負電極材料,分離器,電解質によって影響されます.離子阻害を減らすには,次のポイントを考慮する必要があります:

陽電極と負電極材料と電解液との間の良好な湿度を確保する.

電極シートの設計では,適切な圧縮密度を選択する必要があります.圧縮密度が高くすぎると,電解質は容易に浸透しません.イオンインピーダンスの増加負電極シートでは,最初の充電と放電中に活性物質の表面に形成されたSEIフィルムが太すぎると,イオン阻害も増加します.この問題を解決するためにバッテリー形成プロセスを調整する必要があります.

 2 電解質 の 影響

電解質は適切な濃度,粘度,伝導性を有すべきである.過度の電解質粘度により,正電極と負電極の活性物質の湿化が妨げられる.同時に濃度が高すぎると流量や湿度も損なわれる.電解液の導電性は,イオン阻害に影響する最も重要な要因です離子移動を決定するからです

3 離子阻力に対する分離器の影響

分離器内の離子阻力に影響を与える主な要因は:分離器内の電解質分布,分離器面積,厚さ,孔隙の大きさ,孔隙性,折りたたみ.陶器の分離器用また,セラミック粒子が分離器の毛穴を遮断し,イオン通過を妨げることを防ぐ必要があります.余分な電解質が残っていないはずです電解質利用の効率を低下させる.

2電子阻力

電子インピーデンスには多くの要因が影響し,材料や製造プロセスなどの側面から改善が可能である.

1 陽性電極板と陰性電極板

陽電極板と陰電極板の電子阻力に影響を与える要因は主に以下のとおりである.活性物質そのものの特性活性物質は,電流のコレクター表面と完全に接触する必要があります.コント・コレクターの銅とアルミホイール基板と正電極と負電極の粘着から考えられる活性物質そのものの孔隙性,粒子の表面上の副産物,伝導剤との不均質な混合は,すべて電子阻害の変化を引き起こす可能性があります.電極プレートのパラメータ活性物質密度の低いため,電子伝導に不利な大きな粒子間隙が生じる.

2 分離器

隔離器の電子阻力に影響する要因には主に:隔離器の厚さ,孔隙度,充電および放電中の副産物が含まれます.最初の2つは理解が簡単です.バッテリーセルを分解した後隔離器には,グラフィット負電極とその反応副産物を含む厚い茶色の物質がしばしば見られます.これは分離孔の詰め込みを引き起こし,バッテリーの寿命を短縮することができます.

3 電流コレクター基板

電流収集器の材料,厚さ,幅,電極タブとの接触はすべて電子阻力に影響します.電流のコレクターは,無酸化で無動性の基板で作らなければなりません銅/アルミホイールと電極タブとの間の良くない溶接も電子阻力に影響します.

3接触阻害

接触抵抗は,銅/アルミホイールと活性物質の接触時に形成される.プラスとネガティブな電極の粘着に特別な注意を払う必要があります.

II. 極化 内部抵抗

電極を通る電流では,電極電位が電極電位から逸脱する現象は電極偏振と呼ばれる.偏振にはオム偏振が含まれます電気化学偏振と濃度偏振,下図のように.偏振抵抗とは,電池の正電極と負電極間の電気化学反応中に偏振によって引き起こされる内部抵抗を指す.これはバッテリーの内部構造の一貫性を反映できるが,操作と方法の影響により,生産に使用するには適していない.極化 内抵抗は一定ではありません充電と放電の間,活性物質の組成,電解質の濃度,温度が絶えず変化しているため,時間とともに変化し続けます.オームの法則に従う偏振内抵抗は,電流密度の増加とともに増加するが,線形ではない.通常は電流密度の対数とともに線形的に増加する.

一般的には,電池の直流内抵抗は,偏振内抵抗とオム内抵抗の和に等しい.DC 内抵抗の測定は非常に重要です多くの要因が偏振内抵抗に影響を及ぼし,充電と放電速度,環境温度,SOC状態,および電解質濃度など.

現在産業で使用されている電池内抵抗測定方法

工業用では,バッテリー内抵抗の正確な測定は,専門機器を用いて行われます.業界で用いられる電池内抵抗の主要測定方法は以下のとおりである.:

1DC放電内抵抗測定方法

物理式 R = U/I によれば,試験装置は電池を通り抜けるために,大きな常動DC電流 (通常は40Aから80Aの電流) を短期間 (通常は2〜3秒) 押し出します.この時点で電池の電圧を測定この式を用いて電池の電流内抵抗を計算します.

この測定方法は高精度で,適切に制御すれば,測定精度の誤差は0.1%以内に制御できます.

しかし,この方法には明らかな欠点があります.

(1) について大容量電池や蓄電池のみを測定できる.小容量電池は2〜3秒以内に40Aから80Aの大きな電流に耐えられない.

(2) について電池内部の電極は偏光化され 偏光化抵抗が生成されます測定時間は非常に短くなければならない.; そうでなければ,測定された内部抵抗値は大きな誤差を示します.

(3) について電池を通過する電流は電池内の電極にダメージを与えます.

2AC電圧下降内抵抗測定方法

固定周波数と固定電流を電池に適用します (現在,電池の電流は1 kHz の周波数と 50 mA の小さな電流が一般的に使用されます)修正やフィルタリングなどの一連の処理ステップを経て,バッテリーの内部抵抗値は,動作するアンプ回路で計算されます.交流電圧下降の内部抵抗測定法を用いた電池の測定時間は,一般的に約100ミリ秒で,非常に短い.

この測定方法も精度が高く,測定精度誤差は一般的に1%~2%である.

この方法の利点とデメリット:

(1) AC電圧下降の内部抵抗測定法は,小容量電池を含むほぼすべての電池を測定することができます.この方法は一般的にノートパソコンの電池の内部抵抗を測定するために使用されます..

(2) AC電圧下降測定法の測定精度は,波動電流によって影響され,また,調和電流の干渉の可能性もあります.これは計測器回路の反干渉能力の試験です.

(3) この方法はバッテリー自体に重大な損傷を及ぼさない.

(4) AC電圧下降測定法の測定精度は,DC放電内抵抗測定方法ほど良くない.