Jak snížit vnitřní odpor v lithiových bateriích: Praktický průvodce

Faktory ovlivňující vnitřní odpor baterie zahrnují iontový odpor, elektronický odpor a přechodový odpor:

1.Iontový odpor:

vodivost elektrolytu, pórovitost elektrod, pórovitost oddělovače atd.;

(1) Nesprávné složení elektrolytu (např. příliš nízká koncentrace soli lithia, nevyvážený poměr rozpouštědla) nebo zvýšená viskozita při nízkých teplotách mohou snížit rychlost migrace iontů. Příliš málo elektrolytu může také vést k špatnému kontaktu mezi aktivní hmotou a elektrolytem, čímž se zvyšuje vnitřní odpor.

(2) Příliš vysoká kompaktní hustota elektrody. Nadměrné stlačení snižuje pórovitost elektrody a omezuje průnik elektrolytu. ( Zda je elektroda příliš kompaktní, lze určit podle toho, zda je křehká, pomocí elektronového mikroskopu zkontrolovat, zda není materiál poškozený, a odhadnout pórovitost elektrody. Pórovitost elektrody je důležitým ukazatelem pro určení množství a rychlosti pohlcování elektrolytu elektrodou, což má přímý dopad na výkon baterie. )

(3) Nízká pórovitost separátoru nebo nadměrná tloušťka mohou zvýšit odpor při migraci lithiových iontů. Kontaminace nebo stárnutí separátoru, ucpaní pórů nečistotami nebo vysoké teploty způsobující smrštění/tavení separátoru mohou bránit transportu iontů. Pórovitost separátoru je důležitým ukazatelem při zkoušení fyzikálních vlastností separátoru .)

2. Elektronický odpor:

měrný odpor elektrody, tloušťka proudového sběrače atd.;

(1) Kladné/záporné elektrodové materiály mají špatnou vodivost. Například vnitřní vodivost kladného elektrodového materiálu fosforečnanu železitého (LiFePO₄) je nízká. Pokud není plně potažen uhlíkem nebo nebyl legován a upraven, dojde ke zvýšení přechodového odporu elektronů.

(2) Nadměrná velikost částic elektrodového materiálu prodlouží difúzní dráhu iontů lithia; nedostatečná pórovitost bude bránit průniku elektrolytu a zvýší odpor iontové migrace.

(3) Nedostatečné nebo nerovnoměrně rozptýlené vodivé přísady (např. saze) vedou k neúplné síti vodivých elektronů v elektrodě. Výše uvedené faktory, včetně kvality materiálu, hutnící hustoty, dávkování vodivé přísady a výběru proudového kolektoru, se nakonec projeví na elektrodovém pásku. Společnosti vyrábějící lithiové baterie obvykle testují odpor elektrodového pásu za účelem určení vnitřního odporu.

3. Přechodový odpor:

svařování mezi aktivní hmotou a proudovým sběračem a mezi proudovým sběračem a kontaktním vývodem

(1) Vnitřní odpor kontaktu mezi aktivní hmotou a proudovým sběračem je velký, obecně lze použít měděnou nebo hliníkovou fólii s uhlíkovým povlakem, aby se zvýšila vodivost.

(2) Svařování mezi kontaktním vývodem a proudovým sběračem (např. hliníková fólie/měděná fólie) není dostatečně pevné, což zvyšuje přechodový odpor.

(3) Vnitřní tlak v článku je příliš nízký (špatný kontakt) nebo příliš vysoký (deformace separátoru), což ovlivňuje vnitřní odpor. Důvody vysokého vnitřního odporu lithiových baterií zahrnují mnoho aspektů, jako jsou materiály, výrobní proces, podmínky použití a stárnutí.

4. Jak snížit vnitřní odpor?

Můžete zvážit následující aspekty:

(1) Optimalizace materiálů: výběr vysoce vodivých elektrodových materiálů a racionální návrh pórové struktury.

(2) Zlepšete proces: zajistěte rovnoměrné potažení elektrod, kontrolujte kompaktní hustotu a optimalizujte kvalitu svařování.

(3) Upravte elektrolyt: Použijte recepturu s vysokou vodivostí vhodnou pro široké teplotní rozmezí.

(4) Vyhněte se zneužívání: Zabraňte přebíjení/přebitému vybíjení, ukládání za vysoké teploty a nastavte rozumné rychlosti nabíjení a vybíjení.