Открытие секретов внутреннего сопротивления литиевых батарей: ключевые факторы влияния и решения оптимизации

Внутреннее сопротивление - это сопротивление, с которым сталкивается ток, протекающий через литийную батарею во время работы.его можно разделить на внутреннее сопротивление переменного тока и внутреннее сопротивление постоянного токаВнутреннее сопротивление батареи является важным параметром для оценки качества литий-ионных батарей.что приводит к повышению температуры батареи, что приводит к снижению напряжения разряда и сокращению времени разряда, что серьезно влияет на производительность и срок службы батареи.Внутреннее сопротивление также является важным параметром, который следует учитывать при электрохимических испытаниях производительности литиевых батарейВ данной статье мы рассмотрим факторы, влияющие на внутреннее сопротивление литийных батарей, учитывая материалы и производственные процессы литийных батарей.

Как правило, внутреннее сопротивление батареи подразделяется на охмическое сопротивление и сопротивление поляризации.и контактное сопротивление различных компонентовСопротивление поляризации относится ксопротивлениевызванная поляризацией во время электрохимических реакций, включая электрохимическое сопротивление поляризации и сопротивление концентрации поляризации.Омское сопротивление батареи определяется общей проводимостью батареи, в то время как сопротивление поляризации определяется коэффициентом диффузии ионов лития в твердой фазе в активном материале электрода.

I. Оммическое сопротивление

Омское сопротивление в основном делится на три части: ионный импиданс, электронный импиданс и контактный импиданс.Необходимо принять конкретные меры для уменьшения этих трех компонентов охмического сопротивления..

1. Ионное сопротивление

Ионный импеданс литийной батареи относится к сопротивлению, с которым сталкиваются ионы лития во время их переноса внутри батареи.скорость миграции ионов лития и скорость электроновой проводимости играют одинаково важную роль. Ионный импеданс в основном зависит от положительных и отрицательных материалов электродов, сепаратора и электролита.

1 Обеспечить хорошую влажность между положительными и отрицательными электродами и электролитом.

При проектировании электродных листов должна быть выбрана соответствующая плотность уплотнения.увеличение ионного импедансаДля отрицательного листа электрода, если пленка SEI, сформированная на поверхности активного материала во время первого заряда и разряда, слишком толстая, она также увеличит ионный импиданс.Это требует корректировки процесса формирования батареи для решения проблемы.

 2 Влияние электролита

Избыточная вязкость электролита препятствует его намоканию положительных и отрицательных электродных активных материалов.В то же время, электролит должен иметь низкую концентрацию; слишком высокая концентрация также наносит ущерб его потоку и увлажнению.Проводимость электролита является самым важным фактором, влияющим на ионный импиданс, поскольку он определяет миграцию ионов.

3 Влияние сепаратора на ионный импеданс

К основным факторам, влияющим на ионный импиданс в сепараторе, относятся: распределение электролитов внутри сепаратора, площадь сепаратора, толщина, размер пор, пористость и изгиб.Для керамических сепараторов, необходимо также предотвратить блокировку пор сепаратора керамическими частицами, что затрудняет проход ионов.В ней не должно оставаться лишнего электролита., что приведет к снижению эффективности использования электролитов.

2. Электронное сопротивление

На электронную импедантность влияют многие факторы, и улучшения могут быть сделаны из таких аспектов, как материалы и производственные процессы.

1 Положительные и отрицательные электродные пластины

Факторы, влияющие на электронный импеданс положительных и отрицательных электродных пластин, в основном включают: контакт между активным материалом и коллектором тока,свойства самого активного веществаАктивный материал должен находиться в полном контакте с поверхностью электрического коллектора.который может рассматриваться из меди и алюминиевой фольги субстратов коллектора тока и адгезии положительных и отрицательных электродных отложенийПористость самого активного материала, побочные продукты на поверхности частиц и неравномерное смешивание с проводящим агентом могут вызвать изменения электронного импиданса.Параметры электродной пластины, такие как низкая плотность активного материала, приводят к большим межчастичным пробелам, которые неблагоприятны для электронопроводности.

2 Сепаратор

Факторы, влияющие на электронный импиданс сепаратора, в основном включают в себя: толщину сепаратора, пористость и побочные продукты во время зарядки и разрядки.После разборки батареи, толстый слой коричневого вещества часто встречается на сепараторе, который включает в себя графит отрицательный электрод и его побочные продукты реакции.Это может вызвать блокировку пор сепаратора и сократить срок службы батареи..

3 Субстрат текущего коллектора

Материал, толщина, ширина коллектора тока и его контакт с электродами влияют на электронный импиданс.Текущий коллектор должен быть сделан из неокисленного и непассивированного субстратаВ противном случае это повлияет на импеданс. Плохая сварка между медной/алюминиевой фольгой и электродными вкладками также повлияет на электронный импеданс.

3Контактное сопротивление

Контактное сопротивление формируется при контакте между медной/алюминиевой фольгой и активным материалом,и сцеплению положительных и отрицательных электродных сливок необходимо уделить особое внимание.

II. Внутреннее сопротивление поляризации

Когда ток протекает через электрод, явление отклонения потенциала электрода от потенциала электрода равновесия называется поляризацией электрода.Поляризация включает охмовую поляризацию, электрохимическая поляризация и поляризация концентрации, как показано на рисунке ниже.Сопротивление поляризации относится к внутреннему сопротивлению, вызванному поляризацией во время электрохимической реакции между положительными и отрицательными электродами батареи.Он может отражать консистенцию внутренней структуры батареи, но из-за влияния эксплуатации и методов он не подходит для использования в производстве.Внутреннее сопротивление поляризации не является постоянным; он постоянно меняется с течением времени во время зарядки и разрядки, потому что состав активного вещества, концентрация электролита и температура постоянно меняются.Омское внутреннее сопротивление подчиняется закону ОмаВнутреннее сопротивление поляризации увеличивается с увеличением плотности тока, но не линейно.

Как правило, внутреннее сопротивление постоянного тока батареи равно сумме внутреннего сопротивления поляризации и внутреннего сопротивления охма.Измерение внутреннего сопротивления постоянного тока имеет большое значениеМногие факторы влияют на внутреннее сопротивление поляризации, такие как скорость заряда и разряда, температура окружающей среды, состояние SOC и концентрация электролита.

III. Методы измерения внутреннего сопротивления батареи, используемые в настоящее время в промышленности

В промышленном применении точные измерения внутреннего сопротивления батареи выполняются с помощью специализированного оборудования.основные методы измерения внутреннего сопротивления батареи, используемые в промышленности, следующие::

1. Способ измерения внутреннего сопротивления точного разряда

Согласно физической формуле R = U/I, испытательное оборудование в течение короткого периода времени (обычно 2-3 секунды) проталкивает через аккумулятор большой постоянный постоянный ток (текущий, как правило, от 40 до 80 А),измеряет напряжение через аккумулятор в это время, и рассчитывает внутреннее сопротивление батареи с помощью формулы.

Этот метод измерения имеет высокую точность; при правильном контроле погрешность точности измерения может быть контролирована в пределах 0,1%.

Однако этот метод имеет очевидные недостатки:

(1)Он может измерять только батареи или аккумуляторы большой емкости; батареи малой емкости не могут выдерживать большой ток от 40 до 80 А в течение 2-3 секунд;

(2)Когда большой ток проходит через батарею, электроды внутри батареи подвергаются поляризации, генерируя поляризация внутреннего сопротивления.время измерения должно быть очень короткимВ противном случае измеренное значение внутреннего сопротивления будет иметь большую погрешность;

(3)Большой ток, проходящий через батарею, может привести к повреждению электродов внутри батареи.

2. Способ измерения внутреннего сопротивления падения напряжения переменного тока

Поскольку батарея по существу эквивалентна активному резистору, мы применяем фиксированную частоту и фиксированный ток к батарее (в настоящее времячастота 1 кГц и небольшой ток 50 мА обычно используются)После серии этапов обработки, таких как ректификация и фильтрация,значение внутреннего сопротивления батареи рассчитывается с помощью рабочей схемы усилителяВремя измерения батареи с использованием метода измерения внутреннего сопротивления падения напряжения переменного тока чрезвычайно короткое, обычно около 100 миллисекунд.

Этот метод измерений также имеет хорошую точность, с погрешностью точности измерений, как правило, от 1% до 2%.

Преимущества и недостатки этого метода:

(1) Метод измерения внутреннего сопротивления падения напряжения переменного тока может измерять почти все батареи, включая батареи малой емкости.Этот метод обычно используется для измерения внутреннего сопротивления батарей ноутбука.

(2) Точность измерений метода измерения падения напряжения переменного тока может быть затронута волнистым током, а также есть возможность гармонических помех тока.Это испытание антиинтерферентной способности цепи измерительного прибора..

(3) Этот метод не вызывает значительного повреждения самой батареи.

(4) Точность измерений метода измерения падения напряжения переменного тока не такая хорошая, как метод измерения внутреннего сопротивления точного разряда.