Πώς να μειώσετε την εσωτερική αντίσταση στις μπαταρίες ιόντων λιθίου: Ένας πρακτικός οδηγός

Οι παράγοντες που επηρεάζουν την εσωτερική αντίσταση της μπαταρίας περιλαμβάνουν ιοντική αντίσταση, ηλεκτρονική αντίσταση και αντίσταση επαφής:

1.Ιοντική αντίσταση:

η αγωγιμότητα του ηλεκτρολύτη, η πορώδης δομή του ηλεκτροδίου, η πορώδης δομή του διαχωριστικού φύλλου κ.λπ.

(1) Μη κατάλληλη σύσταση ηλεκτρολύτη (π.χ. πολύ χαμηλή συγκέντρωση αλάτων λιθίου, μη ισορροπημένη αναλογία διαλύτη) ή η αύξηση του ιξώδους σε χαμηλές θερμοκρασίες μπορεί να μειώσει τον ρυθμό μεταφοράς ιόντων. Επίσης, πολύ λίγος ηλεκτρολύτης μπορεί να οδηγήσει σε κακή επαφή μεταξύ του ενεργού υλικού και του ηλεκτρολύτη, αυξάνοντας την εσωτερική αντίσταση.

(2) Η πυκνότητα συμπύκνωσης του ηλεκτροδίου είναι πολύ υψηλή. Η υπερβολική συμπύκνωση μειώνει την πορώδη δομή του ηλεκτροδίου και περιορίζει τη διείσδυση του ηλεκτρολύτη. ( Για να διαπιστωθεί εάν η ηλεκτρόδιο έχει υποστεί υπερβολική συμπίεση, μπορεί να εξεταστεί εάν το ηλεκτρόδιο είναι εύθραυστο, να ελεγχθεί με ηλεκτρονικό μικροσκόπιο για να διαπιστωθεί εάν το υλικό είναι σπασμένο και να εκτιμηθεί ο πορώδης χώρος του ηλεκτροδίου. Ο πορώδης χώρος του ηλεκτροδίου αποτελεί σημαντικό δείκτη για τον προσδιορισμό της ποσότητας και του ρυθμού απορρόφησης του υγρού από το ηλεκτρόδιο, γεγονός που επηρεάζει άμεσα την απόδοση της μπαταρίας. )

(3) Η χαμηλή πορώδης δομή ή η υπερβολική πάχος της διαφράγματος μπορεί να αυξήσει την αντίσταση στη μετανάστευση ιόντων λιθίου. Η ρύπανση ή η γήρανση της διαφράγματος, η παρουσία προσμείξεων που φράσσουν τους πόρους ή οι υψηλές θερμοκρασίες που προκαλούν τη συρρίκνωση/τήξη της διαφράγματος, μπορούν να εμποδίσουν τη μεταφορά ιόντων. ( Η πορώδης δομή της διαφράγματος είναι ένας σημαντικός δείκτης για τη δοκιμή των φυσικών ιδιοτήτων της διαφράγματος .)

2. Ηλεκτρονική αντίσταση:

ειδική αντίσταση ηλεκτροδίου, πάχος συλλέκτη ρεύματος, κ.λπ.·

(1) Τα υλικά της θετικής/αρνητικής ηλεκτροδίου έχουν κακή αγωγιμότητα. Για παράδειγμα, η εγγενής αγωγιμότητα του υλικού της θετικής ηλεκτροδίου φωσφορικής λιθίου (LiFePO₄) είναι χαμηλή. Αν δεν είναι πλήρως επικαλυμμένο με άνθρακα ή νανοσωλήνες, η αντίσταση μεταφοράς ηλεκτρονίων θα αυξηθεί.

(2) Υπερβολικό μέγεθος σωματιδίων του υλικού ηλεκτροδίου θα επεκτείνει τη διαδρομή διάχυσης των ιόντων λιθίου. Ανεπαρκής πορώδης δομή θα εμποδίσει τη διείσδυση του ηλεκτρολύτη και θα αυξήσει την αντίσταση μετανάστευσης ιόντων.

(3) Ανεπαρκείς ή κακώς διασκορπισμένοι αγώγιμοι παράγοντες (όπως η άνθρακας) οδηγούν σε ένα ελλιπές δίκτυο αγωγιμότητας ηλεκτρονίων μέσα στο ηλεκτρόδιο. Οι παραπάνω παράγοντες, συμπεριλαμβανομένης της ποιότητας του υλικού, της πυκνότητας συμπύκνωσης, της δοσολογίας αγώγιμου παράγοντα και της επιλογής του συλλέκτη ρεύματος, εκδηλώνονται τελικά στο φύλλο ηλεκτροδίου. Οι εταιρείες μπαταριών λιθίου δοκιμάζουν συνήθως την αντίσταση του φύλλου ηλεκτροδίου για να προσδιορίσουν την εσωτερική αντίσταση.

3. Αντίσταση επαφής:

συγκόλληση μεταξύ ενεργού υλικού και συλλέκτη ρεύματος, καθώς και μεταξύ συλλέκτη ρεύματος και ετικέτας.

(1) Η εσωτερική αντίσταση επαφής μεταξύ του ενεργού υλικού και του συλλέκτη ρεύματος είναι μεγάλη, και γενικά μπορεί να χρησιμοποιηθεί φύλλο χαλκού-αλουμινίου με επίστρωση άνθρακα για την αύξηση της αγωγιμότητας.

(2) Η συγκόλληση μεταξύ της ετικέτας και του συλλέκτη ρεύματος (όπως αλουμινένιο φύλλο/χαλκοφύλλιο) δεν είναι ισχυρή, κάτι που αυξάνει την αντίσταση επαφής.

(3) Η εσωτερική πίεση του στοιχείου μπαταρίας είναι πολύ χαμηλή (κακή επαφή) ή πολύ υψηλή (παραμόρφωση διαχωριστικής μεμβράνης), κάτι που θα επηρεάσει την εσωτερική αντίσταση. Οι λόγοι για την υψηλή εσωτερική αντίσταση των μπαταριών ιόντων λιθίου περιλαμβάνουν πολλές πτυχές, όπως τα υλικά, η διαδικασία κατασκευής, οι συνθήκες χρήσης και η γήρανση.

4. Πώς να μειώσετε την εσωτερική αντίσταση;

Μπορείτε να εξετάσετε τις ακόλουθες πτυχές:

(1) Βελτιστοποίηση υλικών: επιλέξτε υλικά ηλεκτροδίων με υψηλή αγωγιμότητα και σχεδιάστε με λογικό τρόπο την πορώδη δομή.

(2) Βελτίωση της διαδικασίας: εξασφάλιση ομοιόμορφης επικάλυψης ηλεκτροδίου, έλεγχος της πυκνότητας συμπύκνωσης και βελτιστοποίηση της ποιότητας συγκόλλησης.

(3) Ρύθμιση του ηλεκτρολύτη: Χρήση τύπου υψηλής ηλεκτρικής αγωγιμότητας που είναι κατάλληλος για ευρύ εύρος θερμοκρασιών.

(4) Αποφυγή κατάχρησης: Αποφύγετε υπερφόρτωση/υπερεκφόρτωση, αποθήκευση σε υψηλές θερμοκρασίες και ελέγχετε τους λογικούς ρυθμούς φόρτισης και εκφόρτισης.