Sådan reduceres den indre modstand i Li-ion-batterier: En praktisk guide

Faktorer der påvirker batteriets indre modstand inkluderer ionisk modstand, elektronisk modstand og kontaktovergangsmodstand:

1. Ionisk modstand:

elektrolytledningsevne, elektrodeporedrift, diafragmeporedrift osv.;

(1) Ukorrekt elektrolytopskrift (f.eks. for lav koncentration af lithiumsalt, et urimeligt opløsningsmiddelforhold) eller øget viskositet ved lave temperaturer kan reducere ionernes migrationshastighed. For lidt elektrolyt kan også føre til dårlig kontakt mellem det aktive materiale og elektrolytten, hvilket øger den indre modstand.

(2) Elektrodenes kompakteringsdensitet er for høj. For stor kompaktering reducerer elektrodenes porøsitet og begrænser elektrolytindtrængningen. ( Om elektroden er overkompakteret kan afgøres ved at observere, om elektroden er skrøbelig, ved at bruge et elektronmikroskop til at undersøge, om materialet er brudt, og ved at estimere elektrodens porøsitet. Elektrodens porøsitet er en vigtig indikator for at bestemme mængden og hastigheden af væskeoptagelsen af elektroden, hvilket har en direkte indvirkning på batteriets ydeevne. )

(3) Lav diafragmaporøsitet eller overdreven tykkelse kan øge modstanden mod litiumionmigration. Forurenet eller ældet diafragma, urenheder, der blokerer porerne, eller høje temperaturer, der forårsager, at diafragmaet trækker sig sammen/smelter, kan hæmme ionetransport. ( Diafragmaporøsitet er en vigtig indikator i forbindelse med fysiske egenskabstests af diafragma .)

2. Elektronisk modstand:

elektrodens resistivitet, strømforsyningslagets tykkelse osv.;

(1) De positive/negative elektrodematerialer har dårlig ledningsevne. For eksempel er den intrinsikke ledningsevne af lithiumjernfosfat (LiFePO₄) positiv elektrode materiale lav. Hvis den ikke er fuldt dækket af kulstof eller dopet og modificeret, vil elektronoverførselsmodstanden stige.

(2) For stor partikelstørrelse i elektrodematerialet vil forlænge litiumiondiffusionsstien; utilstrækkelig porøsitet vil hæmme elektrolytindtrængning og øge ionemigrationsmodstanden.

(3) Utilstrækkelig eller ujævnt fordelt ledningsmidler (såsom carbon black) fører til et ufuldstændigt elektronledningsnetværk i elektroden. De ovennævnte faktorer, herunder materialets kvalitet, tæthed, dosis af ledningsmiddel og valg af strømafbryder, viser sig til sidst i elektrodearket. Virksomheder, der producerer litiumbatterier, tester typisk elektrodearkmodstanden for at bestemme den indre modstand.

3. Kontaktmodstand:

svejsning mellem aktivt materiale og strømsamler samt mellem strømsamler og tab.

(1) Den indre kontaktmodstand mellem det aktive materiale og strømsamleren er stor, og der kan generelt anvendes carbonbevæget kobber-aluminiumsfolie for at øge ledningsevnen.

(2) Svejsningen mellem tabben og strømsamleren (såsom aluminiumsfolie/kobberfolie) er ikke stærk nok, hvilket øger kontaktmodstanden.

(3) Den indre tryk i battericellen er for lav (dårlig kontakt) eller for høj (membranforvrængning), hvilket vil påvirke modstanden. Årsagerne til høj indre modstand i lithiumbatterier involverer mange aspekter såsom materialer, fremstillingsprocesser, anvendelsesforhold og aldring.

4. Hvordan reduceres indre modstand?

Du kan overveje følgende aspekter:

(1) Optimer materialer: vælg højt ledende elektrodematerialer og design porestrukturen rationelt.

(2) Forbedr processen: Sørg for ensartet elektrodebelægning, kontroller kompaktionsdensiteten og optimer svejsningskvaliteten.

(3) Juster elektrolytten: Brug en formel med høj ledningsevne, der er egnet til et bredt temperaturinterval.

(4) Undgå misbrug: Forhindre overladning/overudladning, opbevaring ved høje temperaturer og kontroller rimelige opladnings- og afladningshastigheder.