Cómo Reducir la Resistencia Interna en Baterías de Iones de Litio: Una Guía Práctica

Factores que afectan la resistencia interna de la batería incluyen resistencia iónica, resistencia electrónica y resistencia de contacto:

1.Resistencia iónica:

conductividad del electrolito, porosidad del electrodo, porosidad del diafragma, etc.;

(1) Formulación inadecuada del electrolito (por ejemplo, concentración demasiado baja de sal de litio, proporción de solvente poco razonable) o aumento de la viscosidad a bajas temperaturas pueden reducir la velocidad de migración iónica. Demasiado poco electrolito también puede provocar un mal contacto entre el material activo y el electrolito, aumentando la resistencia interna.

(2) La densidad de compactación del electrodo es demasiado alta. Una compactación excesiva reduce la porosidad del electrodo y restringe la infiltración del electrolito. ( Se puede determinar si el electrodo está excesivamente compactado observando si es frágil, utilizando un microscopio electrónico para verificar si el material está roto, y estimando la porosidad del electrodo. La porosidad del electrodo es un indicador importante para determinar la cantidad y velocidad de absorción de líquido por el electrodo, lo cual tiene un impacto directo en el rendimiento de la batería. )

(3) Una baja porosidad del diafragma o un espesor excesivo puede incrementar la resistencia a la migración de iones de litio. La contaminación o envejecimiento del diafragma, la obstrucción de poros por impurezas, o altas temperaturas que causen la contracción/fusión del diafragma, pueden dificultar el transporte de iones. ( La porosidad del diafragma es un indicador importante en la prueba de las propiedades físicas del diafragma .)

2. Resistencia electrónica:

resistividad del electrodo, espesor del colector de corriente, etc.;

(1) Los materiales del electrodo positivo/negativo tienen una conductividad deficiente. Por ejemplo, la conductividad intrínseca del material del electrodo positivo fosfato de hierro y litio (LiFePO₄) es baja. Si no está completamente recubierto con carbono o dopado y modificado, la resistencia de transferencia de electrones aumentará.

(2) Un tamaño de partícula excesivo del material del electrodo prolongará la trayectoria de difusión de los iones de litio; una porosidad insuficiente dificultará la infiltración del electrolito y aumentará la resistencia a la migración iónica.

(3) La cantidad insuficiente o la dispersión desigual de agentes conductores (como el negro de carbón) dan lugar a una red de conducción electrónica imperfecta dentro del electrodo. Los factores mencionados anteriormente, incluyendo la calidad del material, la densidad de compactación, la dosis de agente conductor y la selección del colector de corriente, se manifiestan finalmente en la lámina del electrodo. Las empresas de baterías de litio suelen probar la resistencia de la lámina del electrodo para determinar la resistencia interna.

3. Resistencia de contacto:

soldadura entre el material activo y el colector de corriente, y entre el colector de corriente y la pestaña.

（1）La resistencia interna de contacto entre el material activo y el colector de corriente es grande, y generalmente se puede utilizar una lámina de cobre-aluminio con recubrimiento de carbono para aumentar la conductividad.

（2）La soldadura entre la pestaña y el colector de corriente (por ejemplo, lámina de aluminio/lámina de cobre) no es fuerte, lo que aumenta la resistencia de contacto.

（3）La presión interna de la celda de la batería es demasiado baja (contacto deficiente) o demasiado alta (deformación del diafragma), lo que afectará la resistencia interna. Las razones de la alta resistencia interna de las baterías de litio involucran muchos aspectos tales como los materiales, el proceso de fabricación, las condiciones de uso y el envejecimiento.

4. ¿Cómo reducir la resistencia interna?

Puede considerar los siguientes aspectos:

（1）Optimizar los materiales: seleccionar materiales de electrodos altamente conductivos y diseñar racionalmente la estructura de poros.

（2）Mejorar el proceso: garantizar un recubrimiento uniforme del electrodo, controlar la densidad de compactación y optimizar la calidad de la soldadura.

（3）Ajustar el electrolito: utilizar una fórmula de alta conductividad adecuada para un amplio rango de temperatura.

（4）Evitar maltrato: prevenir la sobrecarga/sobredescarga, almacenamiento a alta temperatura y controlar velocidades razonables de carga y descarga.