So reduzieren Sie den Innenwiderstand in Li-Ionen-Batterien: Ein praktischer Leitfaden

Zu den Faktoren, die den internen Widerstand der Batterie beeinflussen, gehören ionischer Widerstand, elektronischer Widerstand und Kontaktwiderstand:

1.Ionenwiderstand:

elektrolytleitfähigkeit, Elektrodenporosität, Membranporosität usw.;

(1)Eine unzureichende Elektrolytformulierung (z. B. zu niedrige Lithiumsalzkonzentration, unzumutbares Lösungsmittelverhältnis) oder eine erhöhte Viskosität bei niedrigen Temperaturen können die Ionenmigration reduzieren. Zu wenig Elektrolyt kann auch zu einem schlechten Kontakt zwischen Wirkstoff und Elektrolyt führen und den inneren Widerstand erhöhen.

(2) Die Elektrodenverdichtungsdichte ist zu hoch. Eine übermäßige Verdichtung verringert die Porosität der Elektroden und schränkt die Infiltration von Elektrolyten ein. ( Ob die Elektrode übermäßig verdichtet ist, kann festgestellt werden, indem man beobachtet, ob die Elektrode spröde ist, mit einem Elektronenmikroskop prüft, ob das Material gebrochen ist, und die Porosität der Elektrode abschätzt. Die Elektrodenporosität ist ein wichtiger Indikator zur Bestimmung der Menge und Aufnahmerate der Flüssigkeit durch die Elektrode, was direkten Einfluss auf die Batterieleistung hat. )

(3) Eine geringe Porosität oder übermäßige Dicke des Trennstoffs kann den Widerstand gegen den Lithiumionen-Transport erhöhen. Trenstoffkontamination oder Alterung, Verunreinigungen, die die Poren verstopfen, oder hohe Temperaturen, die eine Schrumpfung/Schmelzung des Trennstoffs verursachen, können den Ionen-Transport behindern. Die Trenstoffporosität ist ein wichtiger Indikator bei der Prüfung der physikalischen Eigenschaften von Trennstoffen .)

2. Elektronischer Widerstand:

elektrodenwiderstand, Stromabnehmerdicke usw.;

(1) Die positiven/negativen Elektrodenmaterialien weisen eine schlechte Leitfähigkeit auf. Beispielsweise ist die intrinsische Leitfähigkeit des positiven Elektrodenmaterials Lithium-Eisenphosphat (LiFePO₄) gering. Ist keine vollständige Kohlenstoffbeschichtung vorhanden oder wurden keine Dotierungs- und Modifizierungsmaßnahmen durchgeführt, erhöht sich der Elektronenübergangswiderstand.

(2) Eine übermäßige Korngröße des Elektrodenmaterials verlängert den Diffusionsweg der Lithiumionen; eine unzureichende Porosität behindert die Elektrolyteindringung und erhöht den Ionenwanderungswiderstand.

(3) Unzureichende oder ungleichmäßig verteilte leitfähige Zusatzstoffe (z. B. Ruß) führen zu einem unvollständigen Elektronenleitungssystem innerhalb der Elektrode. Die oben genannten Faktoren, einschließlich Materialqualität, Schüttdichte, Dosierung leitfähiger Zusatzstoffe und Auswahl des Stromkollektors, zeigen sich letztendlich in der Elektrodenfolie. Hersteller von Lithiumbatterien testen typischerweise den Widerstand der Elektrodenfolie, um den Innenwiderstand zu bestimmen.

3. Übergangswiderstand:

schweißen zwischen Aktivmaterial und Stromabnehmer sowie zwischen Stromabnehmer und Kontaktlasche.

(1) Der Kontaktinnenwiderstand zwischen Aktivmaterial und Stromabnehmer ist groß, wobei in der Regel kohlenstoffbeschichtetes Kupfer-/Aluminiumfolie verwendet werden kann, um die Leitfähigkeit zu erhöhen.

(2) Das Schweißen zwischen der Kontaktlasche und dem Stromabnehmer (z. B. Aluminiumfolie/Kupferfolie) ist nicht stabil, was den Kontaktwiderstand erhöht.

(3) Der Innendruck des Batteriezells ist zu niedrig (schlechter Kontakt) oder zu hoch (Separatorverformung), was den Innenwiderstand beeinflusst. Die Gründe für einen hohen Innenwiderstand von Lithiumbatterien sind vielfältig und umfassen Materialien, Fertigungsverfahren, Einsatzbedingungen und Alterung.

4. Wie lässt sich der Innenwiderstand reduzieren?

Sie können folgende Aspekte berücksichtigen:

(1) Optimierung der Materialien: hochleitfähige Elektrodenmaterialien auswählen und die Porenstruktur sinnvoll gestalten.

(2) Verbessern Sie den Prozess: Gewährleisten Sie eine einheitliche Elektrodenbeschichtung, steuern Sie die Verdichtungsdichte und optimieren Sie die Schweißqualität.

(3) Passen Sie den Elektrolyten an: Verwenden Sie eine Formel mit hoher Leitfähigkeit, die für einen breiten Temperaturbereich geeignet ist.

(4) Vermeiden Sie Fehlanwendung: Verhindern Sie Überladung/Tiefentladung, Lagerung bei hohen Temperaturen und steuern Sie angemessene Lade- und Entladeraten.