كيفية تقليل المقاومة الداخلية في بطاريات الليثيوم أيون: دليل عملي

تشمل العوامل المؤثرة على مقاومة البطارية الداخلية المقاومة الأيونية، والمقاومة الإلكترونية، ومقاومة التماس:

1. المقاومة الأيونية:

الموصلية الكهربائية للمحلول الكهربائي، والمسامية للقطب الكهربائي، والمسامية للغشاء الفاصل، إلخ.

(1) صيغة الإلكتروليت غير السليمة (مثلاً، تركيز ملح الليثيوم المنخفض جداً، نسبة المذيب غير المعقولة) أو زيادة اللزوجة في درجات الحرارة المنخفضة يمكن أن تقلل من معدل انتقال الأيونات. كما أن قلة الإلكتروليت يمكن أن تؤدي إلى تماس غير جيد بين المادة الفعالة والإلكتروليت، مما يزيد من المقاومة الداخلية.

(2) كثافة الضغط على الإلكترود مرتفعة جداً. يؤدي الضغط الزائد إلى تقليل مسامية الإلكترود ويحد من اختراق الإلكتروليت. ( يمكن تحديد ما إذا كان القطب مضغوطًا بشكل مفرط من خلال ملاحظة ما إذا كان القطب هشًا، واستخدام ميكروسكوب إلكتروني للتحقق مما إذا كانت المادة مكسورة، وتقدير مسامية القطب. إن مسامية القطب تُعد مؤشرًا مهمًا لتحديد كمية امتصاص السائل ومعدله بواسطة القطب، وهو ما يؤثر بشكل مباشر على أداء البطارية. )

（3）يمكن أن تؤدي المسامية المنخفضة للغشاء الفاصل أو زيادة السمك إلى زيادة مقاومة انتقال أيونات الليثيوم. ويمكن أن تعيق الشوائب الموجودة في الغشاء الفاصل أو تقدمه على العمر، وانسداد المسام بفعل الشوائب، أو ارتفاع درجة الحرارة التي تؤدي إلى انكماش الغشاء الفاصل/انصهاره، حركة الأيونات. ( إن مسامية الغشاء الفاصل تُعد مؤشرًا مهمًا في اختبار الخصائص الفيزيائية للغشاء الفاصل .)

2. المقاومة الكهربائية:

مرونة القطب، وسمك جمع التيار، إلخ.

（1）تتميز المواد الموجبة والسالبة بتوصيل كهربائي ضعيف. على سبيل المثال، التوصيل الكهربائي الذاتي لمادة الإلكترود الموجبة مثل فوسفات الحديد الليثيوم (LiFePO₄) منخفض. إذا لم يتم طلاء الكربون بشكل كافٍ أو تعديلها بالتحوير، فسوف تزداد مقاومة انتقال الإلكترونات.

（2）سوف يؤدي حجم الجسيمات الكبير للمادة الإلكترودية إلى إطالة مسار انتشار أيونات الليثيوم؛ كما أن ضعف المسامية سيعرقل اختراق الإلكتروليت ويزيد من مقاومة انتقال الأيونات.

（3）تؤدي كمية العوامل الموصلة غير الكافية أو توزيعها غير المتساوي (مثل الفحم النشط) إلى شبكة سيئة للتوصيل الإلكتروني داخل الإلكترود. تتجلى العوامل المذكورة أعلاه، بما في ذلك جودة المادة وكثافة الضغط وجرعة العامل الموصل واختيار جمع التيار، في النهاية على شكل ورقة الإلكترود. عادةً ما تقوم شركات البطاريات الليثيومية باختبار مقاومة ورقة الإلكترود لتحديد المقاومة الداخلية.

3. مقاومة الاتصال:

اللحام بين المادة الفعالة ومستقبل التيار، و بين مستقبل التيار وعلامة التبويب.

(1) المقاومة الداخلية للاتصال بين المادة الفعالة ومستقبل التيار كبيرة، ويمكن استخدام عادة رقائق نحاسية-ألمنيوم مطلية بالكربون لزيادة التوصيل الكهربائي.

(2) اللحام بين علامة التبويب ومستقبل التيار (مثل رقائق الألمنيوم/النحاس) ليس قوياً، مما يزيد من مقاومة الاتصال.

（3）إن ضغط خلية البطارية الداخلي منخفض جدًا (اتصال ضعيف) أو مرتفع جدًا (تشوه الغشاء الفاصل)، مما يؤثر على مقاومة الخلية الداخلية. إن أسباب ارتفاع المقاومة الداخلية للبطاريات الليثيومية تشمل العديد من الجوانب مثل المواد، وعملية التصنيع، وظروف الاستخدام، والتقدم في العمر.

4. كيف تقلل المقاومة الداخلية؟

يمكنك أخذ الجوانب التالية بعين الاعتبار:

(1) تحسين المواد: اختيار مواد كهربائية ذات توصيلية عالية وتصميم منطقي لبنية المسام.

（2）تحسين العملية: ضمان طلاء كهربائي موحد، والتحكم في كثافة التماسك، وتحسين جودة اللحام.

（3）تعديل الإلكتروليت: استخدام صيغة ذات توصيلية عالية ومناسبة لمدى واسع من درجات الحرارة.

（4）تجنب الإساءة: منع الشحن/التفريغ المفرط، والتخزين عند درجات حرارة عالية، والتحكم في معدلات الشحن والتفريغ المناسبة.