چگونه مقاومت داخلی در باتری‌های لیتیومی را کاهش دهیم: راهنمای عملی

عوامل موثر بر مقاومت داخلی باتری شامل مقاومت یونی، مقاومت الکترونیکی و مقاومت تماسی می‌شود:

1.مقاومت یونی:

رسانایی الکترولیت، تخلخل الکترود، تخلخل دیافراگم و غیره؛

(1) فرمول‌بندی نادرست الکترولیت (مثلاً غلظت بسیار پایین نمک لیتیوم، نسبت نامتعادل حلال) یا افزایش ویسکوزیته در دمای پایین می‌تواند موجب کاهش سرعت حرکت یون‌ها شود. کمی بیش از حد الکترولیت نیز می‌تواند منجر به تماس ضعیف بین ماده فعال و الکترولیت شود و مقاومت داخلی را افزایش دهد.

(2) چگالی فشردگی الکترود بیش از حد زیاد است. فشردگی بیش از حد، تخلخل الکترود را کاهش داده و نفوذ الکترولیت را محدود می‌کند. ( اینکه آیا الکترود بیش از حد متراکم شده است یا خیر را می‌توان با مشاهده شکنندگی الکترود، استفاده از میکروسکوپ الکترونی برای بررسی اینکه آیا ماده شکسته شده است یا خیر، و تخمین تخلخل الکترود تعیین کرد. تخلخل الکترود یک نشانگر مهم برای تعیین مقدار و نرخ جذب مایع توسط الکترود است که تأثیر مستقیمی بر عملکرد باتری دارد. )

（3）تخلخل پایین دیافراگم یا ضخامت بیش از حد آن می‌تواند مقاومت در برابر مهاجرت یون لیتیوم را افزایش دهد. آلودگی یا فرسودگی دیافراگم، انسداد منافذ توسط ناخالصی‌ها، یا دماهای بالا که باعث جمع‌شدگی یا ذوب شدن دیافراگم می‌شوند، می‌توانند انتقال یون‌ها را محدود کنند. ( تخلخل دیافراگم یک نشانگر مهم در آزمون خواص فیزیکی دیافراگم است .)

2. مقاومت الکترونی:

مقاومت الکترود، ضخامت جمع‌کننده جریان و غیره;

（1）مواد الکترود مثبت/منفی هدایت الکتریکی ضعیفی دارند. به عنوان مثال، هدایت الکتریکی ذاتی ماده الکترود مثبت فسفات لیتیم آهنی (LiFePO₄) پایین است. اگر به‌خوبی با کربن پوشانده نشود یا دوپه و اصلاح نگردد، مقاومت انتقال الکترونی افزایش می‌یابد.

（2）اندازه بزرگ ذرات ماده الکترودی، مسیر نفوذ یون لیتیوم را افزایش می‌دهد؛ تخلخل کافی نیز نفوذ الکترولیت را محدود کرده و مقاومت انتقال یونی را افزایش می‌دهد.

（3）عوامل هدایت‌کننده ناکافی یا پراکنده ناهمگن (مانند کربن فعال) منجر به تشکیل یک شبکه ناکامل هدایت الکترونی در داخل الکترود می‌شود. عوامل فوق‌الذکر از جمله کیفیت ماده، چگالی تراکم، مقدار عامل هدایت‌کننده و انتخاب جمع‌کننده جریان در نهایت در ورق الکترود ظاهر می‌شوند. شرکت‌های باتری لیتیوم معمولاً مقاومت ورق الکترودی را برای تعیین مقاومت داخلی آزمون می‌کنند.

3. مقاومت تماسی:

جوشکاری بین ماده فعال و جمع‌کننده جریان، و بین جمع‌کننده جریان و تاب.

(1) مقاومت داخلی تماس بین ماده فعال و جمع‌کننده جریان زیاد است، و معمولا می‌توان از فویل مسی-آلومینیومی با پوشش کربنی استفاده کرد تا هدایت الکتریکی افزایش یابد.

(2) جوشکاری بین تاب و جمع‌کننده جریان (مانند فویل آلومینیومی/فویل مسی) ضعیف است، که باعث افزایش مقاومت تماسی می‌شود.

(3) فشار داخلی سلول باتری بسیار پایین است (تماس ضعیف) یا بسیار زیاد است (تغییر شکل دیافراگم)، که می‌تواند بر مقاومت داخلی تأثیر بگذارد. دلایل مقاومت داخلی بالای باترهای لیتیومی شامل بسیاری از جنبه‌ها مانند مواد، فرآیند تولید، شرایط استفاده و فرسودگی است.

4. چگونه می‌توان مقاومت داخلی را کاهش داد؟

می‌توانید به موارد زیر فکر کنید:

(1) بهینه‌سازی مواد: انتخاب مواد الکترودی با هدایت الکتریکی بالا و طراحی منطقی ساختار حفره‌ها.

بهبود فرآیند: اطمینان از پوشش یکنواخت الکترود، کنترل چگالی تراکمی و بهینه‌سازی کیفیت جوشکاری.

تنظیم الکترولیت: استفاده از فرمول با هدایت الکتریکی بالا که برای دامنه وسیعی از دماها مناسب باشد.

پرهیز از سوءاستفاده: جلوگیری از شارژ/دشارژ بیش از حد، نگهداری در دمای بالا و کنترل مناسب نرخ‌های شارژ و دشارژ.