Οι κύριοι παράγοντες που επηρεάζουν την εσωτερική αντίσταση της μπαταρίας λιθίου

Με τη χρήση μπαταρίας λιθίου, οι επιδόσεις της μπαταρίας συνεχώς υποβαθμίζονται, εκδηλώνονται κυρίως ως υποβάθμιση της χωρητικότητας, αύξηση της εσωτερικής αντίστασης, μείωση της ισχύος κλπ.η αλλαγή της εσωτερικής αντίστασης της μπαταρίας επηρεάζεται από τη θερμοκρασίαΤο παρόν έγγραφο παρουσιάζει κυρίως τους παράγοντες που επηρεάζουν την εσωτερική αντίσταση της μπαταρίας από την άποψη του σχεδιασμού της δομής της,απόδοση πρώτης ύλης, τις συνθήκες επεξεργασίας και χρήσης.

Επιπτώσεις του δομικού σχεδιασμού

Στον σχεδιασμό της δομής της μπαταρίας, εκτός από το νιφέρισμα και τη συγκόλληση της ίδιας της δομής της μπαταρίας, ο αριθμόςτο μέγεθος και η θέση του ακουστικού στύλου της μπαταρίας επηρεάζουν άμεσα την εσωτερική αντίσταση της μπαταρίας.Σε ορισμένο βαθμό, η αύξηση του αριθμού των πολικών αυτιών μπορεί να μειώσει αποτελεσματικά την εσωτερική αντίσταση της μπαταρίας. Η θέση του πόλου αυτιών μπορεί επίσης να επηρεάσει την εσωτερική αντίσταση της μπαταρίας.Η θέση του αυτιού πόλου στο κεφάλι της θετικής και αρνητικής πλάκας ηλεκτροδίων έχει τη μεγαλύτερη εσωτερική αντίσταση, και σε σύγκριση με την μπαταρία περιτυλίγματος, η στρωμένη μπαταρία ισοδυναμεί με δεκάδες μικρές μπαταρίες παράλληλα, και η εσωτερική αντίστασή της είναι μικρότερη.

Επιπτώσεις των πρώτων υλών στις επιδόσεις

1 Ενεργό υλικό θετικών και αρνητικών ηλεκτροδίων

Το υλικό του καθοδίου στη μπαταρία λιθίου είναι η πλευρά αποθήκευσης Li, η οποία καθορίζει περισσότερο την απόδοση της μπαταρίας λιθίου.Το υλικό του καθοδίου βελτιώνει κυρίως την ηλεκτρονική αγωγιμότητα μεταξύ των σωματιδίων μέσω επικάλυψης και ντόπινγκΓια παράδειγμα, μετά τη ντόπινγκ με Ni, η δύναμη του δεσμού P-O ενισχύεται, η δομή του LiFePO4/C σταθεροποιείται και ο όγκος των κρυστάλλων κυττάρων βελτιστοποιείται.που μπορεί να μειώσει αποτελεσματικά την αντίσταση μεταφοράς φορτίου του υλικού της καθοδικής ακμής.

Και η ανάλυση προσομοίωσης του ηλεκτροχημικού μοντέλου θερμικής ζεύξης δείχνει ότι η μεγάλη αύξηση της πόλωσης ενεργοποίησης, ειδικά της αρνητικής πόλωσης ενεργοποίησης ηλεκτροδίων,είναι ο κύριος λόγος της σοβαρής πόλωση.Η μείωση του μεγέθους των σωματιδίων του αρνητικού ηλεκτροδίου μπορεί να μειώσει αποτελεσματικά την πόλωση ενεργοποίησης του αρνητικού ηλεκτροδίου κατά 45% όταν το μέγεθος των σωματιδίων στερεής φάσης του αρνητικού ηλεκτροδίου μειώνεται κατά το ήμισυ.Συνεπώς, από την άποψη του σχεδιασμού της μπαταρίας, η βελτίωση του υλικού του θετικού και του αρνητικού ηλεκτροδίου είναι επίσης απαραίτητη.

2Συντονιστής.

Το γραφίτη και το μαύρο άνθρακα χρησιμοποιούνται ευρέως στον τομέα της μπαταρίας λιθίου λόγω της καλής τους απόδοσης.η απόδοση του συσχετισμού της μπαταρίας του θετικού ηλεκτρόδου με προσθήκη μαύρου άνθρακα είναι καλύτερη, επειδή ο αγωγός του γραφίτη έχει μορφολογία σωματιδίων φύλλου, προκαλώντας τον συντελεστή περιστροφής των πόρων κάτω από τη μεγάλη αναλογία,που είναι εύκολο να εμφανιστεί το φαινόμενο ότι η διαδικασία διάχυσης υγρής φάσης Li περιορίζει την ικανότητα εκκένωσηςΗ μπαταρία με CNTs έχει λιγότερη εσωτερική αντίσταση, επειδή σε σύγκριση με το γραφίτη / μαύρο άνθρακα και το ενεργό υλικό σημείο επαφής,ο ινώδης νανοσωλήνας άνθρακα βρίσκεται σε ευθεία επαφή με το δραστικό υλικό, η οποία μπορεί να μειώσει την αντίσταση της διεπαφής της μπαταρίας.

Τρία επεισόδια υγρού

Η μείωση της αντίστασης της διεπαφής μεταξύ του συλλέκτη υγρού και του ενεργού υλικού και η βελτίωση της αντοχής της σύνδεσης μεταξύ τους είναι ένα σημαντικό μέσο για τη βελτίωση της απόδοσης της μπαταρίας λιθίου.Η αγωγική επικάλυψη άνθρακα στην επιφάνεια του φύλλου αλουμινίου και η θεραπεία κορώνας του φύλλου αλουμινίου μπορούν να μειώσουν αποτελεσματικά την αντίσταση διεπαφής της μπαταρίας.Σε σύγκριση με το συνηθισμένο φύλλο αλουμινίου, η χρήση φύλλου αλουμινίου επικαλυμμένου με άνθρακα μπορεί να μειώσει την εσωτερική αντίσταση της μπαταρίας κατά περίπου 65%,και μπορεί να μειώσει την αύξηση της μπαταρίας κατά τη διαδικασία χρήσης.

Η εσωτερική αντίσταση του αλουμινίου που έχει υποβληθεί σε επεξεργασία με κορόνα μπορεί να μειωθεί κατά περίπου 20%.η εσωτερική αντίσταση συνεχούς ρεύματος είναι μικρή και η αύξηση είναι σταδιακά μικρότερη με την αύξηση του βάθους εκκένωσης.

4 Διαφράγμα

Η αγωγιμότητα ιόντων στο εσωτερικό της μπαταρίας εξαρτάται από τη διάχυση ιόντων λιθίου στο ηλεκτρολύτη μέσω των πόρων του διαφράγματος.Η ικανότητα απορρόφησης υγρασίας του διαφράγματος είναι το κλειδί για τη δημιουργία ενός καλού διαύλου ροής ιόντωνΌταν το διάφραγμα έχει υψηλότερη απορρόφηση υγρών και πορώδη δομή, μπορεί να βελτιώσει την αγωγιμότητα, να μειώσει την αντίσταση της μπαταρίας και να βελτιώσει την πολλαπλασιαστική απόδοση της μπαταρίας.Σε σύγκριση με την κανονική βασική μεμβράνη, το κεραμικό διάφραγμα και το επικαλυμμένο διάφραγμα μπορούν όχι μόνο να βελτιώσουν σημαντικά την αντοχή του διαφραγμού στη συρρίκνωση σε υψηλές θερμοκρασίες,αλλά επίσης βελτιώνουν την απορρόφηση υγρών και την ικανότητα υγροποίησης του διαφράγματοςΗ προσθήκη κεραμικής επικάλυψης SiO2 στο διάφραγμα PP μπορεί να αυξήσει τον όγκο απορρόφησης υγρού του διάφραγματος κατά 17%.Η ζωγραφική 1 m PVDF-HFP σε συνθετικό διάφραγμα PP / PE αύξησε την ασπιράτη του διαφραγμού από 70% σε 82%, και η εσωτερική αντίσταση των κυττάρων μειώθηκε κατά περισσότερο από 20%.

Επιπτώσεις των παραγόντων της διαδικασίας

1 Ο καρπός

Η ομοιομορφία της διασποράς της λιπαστικής κατά το κλείσιμο της λιπαστικής επηρεάζει το κατά πόσον ο αγωγός μπορεί να διασκορπιστεί ομοιόμορφα στη δραστική ουσία και σε στενή επαφή μαζί της,που σχετίζεται με την εσωτερική αντίσταση της μπαταρίας.Με την αύξηση της διασποράς υψηλής ταχύτητας, μπορεί να βελτιωθεί η ομοιομορφία της διασποράς του λιπαντικού, και όσο μικρότερη είναι η εσωτερική αντίσταση της μπαταρίας, τόσο μεγαλύτερη θα είναι η εσωτερική αντίσταση.Η ομοιομορφία κατανομής του αγωγού στο ηλεκτρόδιο μπορεί να βελτιωθεί και η ηλεκτροχημική πόλωση.

2 Tu ύφασμα

Η πυκνότητα του προσώπου είναι μια από τις βασικές παραμέτρους του σχεδιασμού της μπαταρίας.αυξάνοντας την εξαιρετικά μονόπλευρη πυκνότητα είναι αναγκαίο να μειωθεί το συνολικό μήκος του υγρού και του διαφράγματοςΩς εκ τούτου, μέσα σε ένα ορισμένο εύρος, η εσωτερική αντίσταση της μπαταρίας μειώνεται με την αύξηση της πυκνότητας της επιφάνειας.Κατά την επικάλυψη και την ξήρανση, η μετανάστευση των μορίων διαλύτη συνδέεται στενά με τη θερμοκρασία του φούρνου, η οποία επηρεάζει άμεσα την κατανομή του συνδετήρα και του αγωγού στο ηλεκτρόδιο,και στη συνέχεια επηρεάζει το σχηματισμό του αγωγού πλέγμα στο εσωτερικό του ηλεκτρόδουΩς εκ τούτου, η θερμοκρασία της επικάλυψης και της ξήρανσης είναι επίσης μια σημαντική διαδικασία για τη βελτιστοποίηση της απόδοσης της μπαταρίας.

3 Πίεση κύλισης

Σε κάποιο βαθμό η εσωτερική αντίσταση της μπαταρίας μειώνεται καθώς αυξάνεται η πυκνότητα συμπίεσης, επειδή η πυκνότητα συμπίεσης αυξάνεται,η απόσταση μεταξύ των σωματιδίων πρώτης ύλης μειώνεταιΌσο μεγαλύτερη είναι η επαφή μεταξύ των σωματιδίων, όσο πιο αγωγική είναι η γέφυρα και τα κανάλια, τόσο μειώνεται η αντίσταση της μπαταρίας.Διαφορετικό πάχος πίεσης κυλίνδρων έχει μεγάλη επίδραση στην εσωτερική αντίσταση της μπαταρίαςΌταν το πάχος της πίεσης του κυλίνδρου είναι μεγάλο, η αντίσταση επαφής μεταξύ της δραστικής ουσίας και του υγρού συλλογής αυξάνεται λόγω της αδυναμίας του δραστικού υλικού να κυλήσει σφιχτά προς τα κάτω.και η εσωτερική αντίσταση της μπαταρίας αυξάνεταιΚαι η επιφάνεια του θετικού ηλεκτρόδου της μπαταρίας με μεγάλο πάχος πίεσης κυλίνδρου μετά τον κύκλο της μπαταρίας παράγει ρωγμές,η οποία θα αυξήσει περαιτέρω την αντίσταση επαφής μεταξύ του επιφανειακά δραστικού της πλάκας ηλεκτροδίου και του συλλέκτη υγρών.

4. Χρόνος μετατροπής των πολικών φύλλων

Ο διαφορετικός χρόνος κράτησης επηρεάζει την εσωτερική αντίσταση της θετικής πλάκας.η εσωτερική αντίσταση της μπαταρίας αυξάνεται αργά λόγω της επιρροής της κάλυψης από άνθρακα φωσφορικού λιθίου σιδήρουΌταν ο χρόνος κράτησης είναι μεγαλύτερος (πάνω από 23 ώρες), η αντίδραση του φωσφορικού λιθίου σιδήρου και του νερού και η σύνδεση της κόλλας αυξάνονται σημαντικά.ο χρόνος κύκλου εργασιών του φύλλου πόλου πρέπει να ελέγχεται αυστηρά στην πραγματική παραγωγή.

5 Ενέσιμα

Η ιονική αγωγιμότητα του ηλεκτρολύτη καθορίζει την εσωτερική αντίσταση και τα χαρακτηριστικά πολλαπλασιαστή της μπαταρίας.Η αγωγιμότητα του ηλεκτρολύτη είναι αντίστροφα ανάλογη με το εύρος ιξώδους του διαλύτη, και επηρεάζεται επίσης από τη συγκέντρωση αλατιού λιθίου και το μέγεθος των ανιόντων.η ποσότητα της ένεσης υγρού και ο χρόνος διείσδυσης μετά την ένεση υγρού επηρεάζουν επίσης άμεσα την εσωτερική αντίσταση της μπαταρίαςΜικρότερη ποσότητα ένεσης υγρού ή ανεπαρκής χρόνος διείσδυσης θα προκαλέσει μεγάλη εσωτερική αντίσταση της μπαταρίας, επηρεάζοντας έτσι την χωρητικότητα της μπαταρίας.

Χρησιμοποιήστε επιδράσεις προϋποθέσεων

1 θερμοκρασία

Η επίδραση της θερμοκρασίας στο μέγεθος της εσωτερικής αντίστασης είναι προφανής, όσο χαμηλότερη είναι η θερμοκρασία, τόσο πιο αργή είναι η μετάδοση ιόντων μέσα στη μπαταρία,όσο μεγαλύτερη είναι η εσωτερική αντίσταση της μπαταρίαςΗ αντίσταση της μπαταρίας μπορεί να διαιρεθεί σε αντίσταση φάσης σώματος, αντίσταση μεμβράνης SEI και αντίσταση μεταφοράς φορτίου.Η αντίσταση φάσης σώματος και η αντίσταση μεμβράνης SEI επηρεάζονται κυρίως από την ιονική αγωγιμότητα του ηλεκτρολύτη, και η τάση αλλαγής σε χαμηλή θερμοκρασία συνάδει με την τάση αλλαγής της αγωγιμότητας των ηλεκτρολυτών.Σε σύγκριση με την αύξηση της αντίστασης φάσης σώματος και της αντίστασης μεμβράνης SEI σε χαμηλή θερμοκρασία, η αντίσταση αντίδρασης φορτίου είναι σημαντικότερη με την αύξηση της πτώσης της θερμοκρασίας.το ποσοστό της αντίστασης αντίδρασης φόρτισης στην συνολική εσωτερική αντίσταση της μπαταρίας φτάνει σχεδόν στο 100%.

2 SOC

Όταν η μπαταρία βρίσκεται σε διαφορετικό SOC, το μέγεθος της εσωτερικής αντίστασης δεν είναι το ίδιο, ειδικά η αντίσταση συνεχούς ρεύματος επηρεάζει άμεσα την απόδοση ισχύος της μπαταρίας,που αντικατοπτρίζει την απόδοση της μπαταρίας στην πραγματική κατάσταση: η αντίσταση συνεχούς ρεύματος της μπαταρίας λιθίου αυξάνεται με την αύξηση του βάθους εκφόρτισης της μπαταρίας DOD, σε 10% ~ 80% του μεγέθους της αντίστασης διαστήματος εκφόρτισης ουσιαστικά αμετάβλητη,γενικά στο βάθος βαθιάς εκφόρτισης της εσωτερικής αντίστασης αυξήθηκε σημαντικά.

3 Αποθήκευση

Με την αύξηση του χρόνου αποθήκευσης της μπαταρίας ιόντων λιθίου, η μπαταρία συνεχίζει να γερνά και η εσωτερική αντίσταση της αυξάνεται συνεχώς.Διαφορετικοί τύποι μπαταριών λιθίου έχουν διαφορετικό βαθμό αλλαγής της εσωτερικής αντίστασηςΜετά από μακρά περίοδο αποθήκευσης 9-10 μηνών, ο ρυθμός αύξησης της εσωτερικής αντίστασης των μπαταριών LFP είναι υψηλότερος από αυτόν των μπαταριών NCA και NCM.Ο ρυθμός αύξησης της εσωτερικής αντίστασης σχετίζεται με το χρόνο αποθήκευσης, θερμοκρασία αποθήκευσης και αποθήκευση SOC. Stroe et al. ποσοτικοποίησαν τη σχέση μεταξύ μπαταριών LFP / C για 24 έως 36 μήνες (όπως ακολουθεί):

Συγκεκριμένα, θερμοκρασία σε Κ, SOC σε ποσοστό, και χρόνο σε μήνες.

4 επανεμφάνιση

Είτε είναι σε αποθήκευση είτε σε κυκλοφορία, η επίδραση της θερμοκρασίας στην εσωτερική αντίσταση της μπαταρίας είναι σταθερή, όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία του κύκλου, τόσο μεγαλύτερος είναι ο ρυθμός αύξησης της εσωτερικής αντίστασης.Διαφορετικά διαστήματα κύκλου έχουν διαφορετικές επιπτώσεις στην εσωτερική αντίσταση της μπαταρίαςΗ εσωτερική αντίσταση της μπαταρίας αυξάνεται με τη βελτίωση του βάθους φόρτισης και εκφόρτισης.και η αύξηση της εσωτερικής αντίστασης είναι ανάλογη με την ενίσχυση του φορτίου και το βάθος εκφόρτισης.

Εκτός από την επιρροή του βάθους φόρτισης και εκφόρτισης, επηρεάζεται επίσης η τάση φόρτισης: πολύ χαμηλό ή πολύ υψηλό όριο τάσης φόρτισης θα κάνει την αντίσταση της διεπαφής ηλεκτρόδου,Zheng ότι η μπαταρία LFP / C στον κύκλο της βέλτιστης τάσης φόρτισης είναι 3.9~4.3V, τα πειράματα διαπίστωσαν ότι η πολύ χαμηλή οριακή τάση δεν μπορεί να σχηματίσει φιλμ παθητικοποίησης,και υπερβολικά υψηλό όριο τάσης θα οδηγήσει σε ηλεκτρολύτη στην LiFePO4 ηλεκτροδίου οξείδωση της επιφάνειας αποσύνθεσης προϊόν χαμηλής αγωγιμότητας.

5 Άλλα

Η μπαταρία λιθίου των οχημάτων θα αντιμετωπίσει αναπόφευκτα κακές συνθήκες οδικής κυκλοφορίας στην πρακτική εφαρμογή,αλλά η μελέτη διαπίστωσε ότι το περιβάλλον δονήσεων της μπαταρίας λιθίου στη διαδικασία εφαρμογής δεν έχει σχεδόν καμία επίδραση στην εσωτερική αντίσταση της μπαταρίας λιθίου.

Η εσωτερική αντίσταση είναι μια σημαντική παράμετρος για τη μέτρηση της απόδοσης ισχύος των ιόντων λιθίου και την αξιολόγηση της διάρκειας ζωής της μπαταρίας.όσο χειρότερη είναι η πολλαπλασιαστική απόδοση της μπαταρίαςΗ εσωτερική αντίσταση σχετίζεται με τη δομή της μπαταρίας, τα χαρακτηριστικά του υλικού της και τη διαδικασία κατασκευής.και αλλαγές με την θερμοκρασία περιβάλλοντος και την κατάσταση φόρτισηςΕπομένως, η ανάπτυξη μπαταρίας χαμηλής εσωτερικής αντίστασης είναι το κλειδί για τη βελτίωση της απόδοσης της μπαταρίας.και είναι μεγάλη πρακτική σημασία για να κυριαρχήσει το νόμο αλλαγής της εσωτερικής αντίστασης ζωής της μπαταρίας