Os principais factores que afectam a resistência interna das baterias de lítio

Com o uso de baterias de lítio, o desempenho da bateria diminui constantemente, manifestando-se principalmente como diminuição da capacidade, aumento da resistência interna, declínio da potência, etc.,A alteração da resistência interna da bateria é afectada pela temperatura, profundidade de descarga e outras condições de utilização. Por conseguinte, este artigo expõe principalmente os factores que afectam a resistência interna da bateria a partir dos aspectos da concepção da estrutura da bateria,desempenho das matérias-primas, condições de processo e utilização.

Impacto do projecto estrutural

No desenho da estrutura da bateria, para além do rebitamento e da solda da própria estrutura da bateria, o númeroO tamanho e a posição da orelha do poste da bateria afetam diretamente a resistência interna da bateria.Aumentar o número de orelhas polares pode efetivamente reduzir a resistência interna da bateria.A posição da orelha do pólo na cabeça da placa de eletrodo positivo e negativo tem a maior resistência interna, e em comparação com a bateria de bobina, a bateria laminada é equivalente a dezenas de pequenas baterias em paralelo, e sua resistência interna é menor.

Impacto das matérias-primas no desempenho

1 Material ativo dos eletrodos positivos e negativos

O material do cátodo na bateria de lítio é o lado de armazenamento de Li, que determina mais o desempenho da bateria de lítio.O material do cátodo melhora principalmente a capacidade de condução de elétrons entre as partículas através de revestimento e dopagemPor exemplo, após dopagem com Ni, a força da ligação P-O é aumentada, a estrutura de LiFePO4/C é estabilizada e o volume da célula cristalina é otimizado,que pode reduzir eficazmente a impedância de transferência de carga do material do cátodo.

E a análise de simulação do modelo de acoplamento térmico eletroquímico mostra que o grande aumento da polarização de ativação, especialmente a polarização de ativação do elétrodo negativo,É a principal razão da séria polarizaçãoA redução do tamanho das partículas do elétrodo negativo pode efetivamente reduzir a polarização de ativação do elétrodo negativo em 45% quando o tamanho das partículas da fase sólida do elétrodo negativo diminui pela metade.Por conseguinte,, em termos de conceção da bateria, a melhoria do próprio material do elétrodo positivo e negativo também é essencial.

2Condutor.

Grafite e preto de carbono são amplamente utilizados no campo da bateria de lítio devido ao seu bom desempenho.o desempenho da bateria do elétrodo positivo adicionado ao agente condutor negro de carbono é melhor, porque o agente condutor de grafite tem uma morfologia de partículas de folha, causando o coeficiente de enrolamento dos poros abaixo da grande proporção,que é fácil aparecer o fenômeno que o processo de difusão de fase líquida de Li limita a capacidade de descarga.A bateria com CNTs tem menos resistência interna, porque em comparação com o grafite / preto de carbono e o ponto de contato do material ativo,o nanotubinho de carbono fibroso está em contacto linear com o material ativo, o que pode reduzir a impedância de interface da bateria.

Três episódios de fluido

A redução da resistência de interface entre o colector de fluido e o material ativo e a melhoria da resistência da ligação entre eles é um meio importante para melhorar o desempenho da bateria de lítio.O revestimento de carbono condutor na superfície da folha de alumínio e o tratamento de corona da folha de alumínio podem reduzir efetivamente a impedância de interface da bateriaEm comparação com a folha de alumínio comum, a utilização de folha de alumínio revestida de carbono pode reduzir a resistência interna da bateria em cerca de 65%,e pode reduzir o aumento da bateria no processo de utilização.

A resistência interna de AC da folha de alumínio tratada com corona pode ser reduzida em cerca de 20%.a resistência interna de CC é pequena e o aumento é gradualmente menor com o aumento da profundidade de descarga.

4 Diafragma

A condução iónica dentro da bateria depende da difusão de íons lítio no eletrólito através dos poros do diafragma.A capacidade de absorção de umidade do diafragma é a chave para formar um bom canal de fluxo de íonsQuando o diafragma tem maior absorção de fluido e estrutura porosa, pode melhorar a condutividade, reduzir a impedância da bateria e melhorar o desempenho multiplicador da bateria.Em comparação com a membrana básica comum, o diafragma cerâmico e o diafragma revestido podem não só melhorar consideravelmente a resistência ao encolhimento do diafragma a altas temperaturas,Mas também aumentam a absorção de fluidos e a capacidade de umedecimento do diafragmaA adição de revestimento cerâmico de SiO2 no diafragma PP pode aumentar o volume de absorção de fluido do diafragma em 17%.Pintura de 1 m de PVDF-HFP em diafragma composto PP / PE aumentou o aspirado do diafragma de 70% para 82%, e a resistência interna da célula diminuiu em mais de 20%.

Impacto dos fatores de processo

1 A polpa

A uniformidade da dispersão da lama durante o fechamento da lama afecta se o agente condutor pode ser uniformemente disperso na substância activa e em contacto próximo com ela,que está relacionada com a resistência interna da bateria.Ao aumentar a dispersão de alta velocidade, a uniformidade da dispersão da lama pode ser melhorada e, quanto menor for a resistência interna da bateria, maior será a resistência interna da bateria.a uniformidade de distribuição do agente condutor no elétrodo pode ser melhorada e a polarização eletroquímica.

2 Tu tecido

A densidade facial é um dos parâmetros-chave do projeto da bateria.aumentando a densidade extremamente unilateral é obrigado a reduzir o comprimento total do fluido e do diafragmaPor conseguinte, dentro de um certo intervalo, a resistência interna da bateria diminui com o aumento da densidade da superfície.Durante o revestimento e a secagem, a migração das moléculas do solvente está estreitamente relacionada com a temperatura do forno, o que afecta directamente a distribuição do aglutinante e do agente condutor no eléctrodo,e então afeta a formação de grade condutora dentro do elétrodoPor conseguinte, a temperatura de revestimento e secagem é também um processo importante para otimizar o desempenho da bateria.

3 Pressão de rolagem

Até certo ponto, a resistência interna da bateria diminui à medida que a densidade de compactação aumenta, porque a densidade de compactação aumenta,a distância entre as partículas da matéria-prima diminui, quanto maior o contacto entre as partículas, quanto mais condutora for a ponte e os canais, a impedância da bateria diminui.Diferentes espessuras de pressão dos rolos têm um grande impacto na resistência interna da bateriaQuando a espessura da pressão do rolo é grande, a resistência de contacto entre a substância activa e o fluido de recolha aumenta devido ao facto de o material activo não conseguir rolar com firmeza.e a resistência interna da bateria aumentaE a superfície do elétrodo positivo da bateria com uma espessura de pressão de rolos grande após o ciclo da bateria produz rachaduras,que aumentará ainda mais a resistência de contato entre o surfactante da placa do eletrodo e o coletor de fluido.

4. Tempo de rotação da folha polar

A diferença de tempo de retenção afecta a resistência interna da placa positiva.a resistência interna da bateria aumenta lentamente devido à influência do revestimento de carbono de fosfato de ferro de lítioQuando o tempo de retenção é mais longo (mais de 23h), a reacção do fosfato de ferro de lítio e da água e a ligação do adesivo aumentam significativamente.O tempo de rotação da folha de pólo deve ser rigorosamente controlado na produção real.

5 Injecção

A condutividade iónica do eletrólito determina a resistência interna e as características multiplicadoras da bateria.A condutividade do eletrólito é inversamente proporcional ao intervalo de viscosidade do solvente, e também é afetado pela concentração de sal de lítio e pelo tamanho do anião.A quantidade de injecção de fluido e o tempo de infiltração após a injecção de fluido também afetam diretamente a resistência interna da bateriaMenos injecção de fluido ou tempo de infiltração insuficiente causarão uma grande resistência interna da bateria, afetando assim a capacidade da bateria.

Utilize efeitos de condição

1 temperatura

O efeito da temperatura sobre o tamanho da resistência interna é óbvio, quanto mais baixa a temperatura, mais lenta a transmissão de íons dentro da bateria,Quanto maior a resistência interna da bateriaA impedância da bateria pode ser dividida em impedância de fase do corpo, impedância da membrana SEI e impedância de transferência de carga.A impedância de fase corporal e a impedância de membrana SEI são afetadas principalmente pela condutividade iónica do eletrólito, e a tendência de mudança a baixa temperatura é consistente com a tendência de mudança da condutividade do eletrólito.Em comparação com o aumento da impedância de fase do corpo e da resistência da membrana SEI a baixa temperatura, a impedância de reação de carga é mais significativa com o aumento da diminuição da temperatura.a proporção da impedância de reação de carga na resistência interna total da bateria atinge quase 100%;.

2 SOC

Quando a bateria está em SOC diferente, o tamanho da resistência interna não é o mesmo, especialmente a resistência dc afeta diretamente o desempenho de energia da bateria,que reflita o desempenho da bateria no estado real: a resistência dc da bateria de lítio aumenta com o aumento da profundidade de descarga da bateria DOD, em 10% a 80% do tamanho da resistência do intervalo de descarga basicamente inalterado,geralmente na profundidade de descarga profunda da resistência interna aumentou significativamente.

3 Armazenamento

Com o aumento do tempo de armazenamento da bateria de íons de lítio, a bateria continua a envelhecer e a sua resistência interna aumenta constantemente.Diferentes tipos de baterias de lítio têm diferentes graus de mudança de resistência internaApós um longo período de armazenamento de 9 a 10 meses, a taxa de aumento da resistência interna das baterias LFP é superior à das baterias NCA e NCM.A taxa de aumento da resistência interna está relacionada com o tempo de armazenamento, temperatura de armazenamento e SOC de armazenamento. Stroe et al. quantificaram a relação entre as baterias LFP / C durante 24 a 36 meses (como segue):

Especificamente, temperatura em K, SOC em percentagem e tempo em meses.

4 recorrência

Seja no armazenamento ou na circulação, o impacto da temperatura na resistência interna da bateria é consistente, quanto maior a temperatura do ciclo, maior a taxa de aumento da resistência interna.Diferentes intervalos de ciclo têm efeitos diferentes sobre a resistência interna da bateriaA resistência interna da bateria aumenta com a melhoria da profundidade de carga e descarga.e o aumento da resistência interna é proporcional ao fortalecimento da carga e profundidade de descarga.

Além da influência da carga e da profundidade de descarga, a tensão de carga também é afetada: limite de tensão de carga muito baixo ou muito alto fará com que a impedância da interface do eletrodo,Zheng que a bateria LFP / C no ciclo da tensão de carga ideal é 3.9~4.3V, as experiências revelaram que a tensão limite demasiado baixa não pode formar filme de passivação,e limite de tensão muito alta levará ao eletrólito na LiFePO4 eletrodo de superfície de oxidação de decomposição produto de baixa condutividade.

5 Outros

As baterias de lítio dos veículos irão inevitavelmente sofrer condições de estrada precárias na aplicação prática,Mas o estudo descobriu que o ambiente de vibração da bateria de lítio no processo de aplicação quase não tem impacto sobre a resistência interna da bateria de lítio.

A resistência interna é um parâmetro importante para medir o desempenho de potência dos íons de lítio e avaliar a vida útil da bateria.Quanto pior o desempenho do multiplicador da bateriaA resistência interna está relacionada com a estrutura da bateria, as características do material da bateria e o processo de fabrico.e alterações com a temperatura ambiente e estado de cargaPor conseguinte, o desenvolvimento de uma bateria de baixa resistência interna é a chave para melhorar o desempenho de energia da bateria,e é de grande importância prática para dominar a lei de mudança da resistência de vida da bateria interna