Kako smanjiti unutarnji otpor u litij-ionskim baterijama: Praktični vodič

Čimbenici koji utječu na unutarnji otpor baterije uključuju ionski otpor, elektronički otpor i kontakt otpor:

1.Ionski otpor:

vodljivost elektrolita, poroznost elektrode, poroznost dijafragme itd.;

(1) Neprikladna formulacija elektrolita (npr. preniska koncentracija litijevih soli, nerazumna proporcija otapala) ili povećana viskoznost na niskim temperaturama može smanjiti brzinu migracije iona. Previše malo elektrolita također može dovesti do lošeg kontakta između aktivnog materijala i elektrolita, što povećava unutarnji otpor.

(2) Gustoća elektrode je previsoka. Pretjerana kompaktnost smanjuje poroznost elektrode i ograničava prodiranje elektrolita. ( Može li se utvrditi je li elektroda previše kompaktirana promatrajući da li je krhka, koristeći elektronski mikroskop kako bi se provjerilo je li materijal slomljen i procijenila poroznost elektrode. Poroznost elektrode je važan pokazatelj za određivanje količine i brzine apsorpcije elektrolita, što izravno utječe na performanse baterije. )

(3) Niska poroznost separatora ili prevelika debljina mogu povećati otpor pri migraciji litijevih iona. Kontaminacija ili starenje separatora, zapušavanje pora nečistoćama ili visoke temperature koje uzrokuju skupljanje/otapanje separatora mogu otežiti transport iona. ( Poroznost separatora je važan parametar kod ispitivanja fizičkih svojstava separatora .)

2. Elektronski otpor:

specifični otpor elektrode, debljina strujnog kolektora itd.;

(1) Materijali pozitivne/negativne elektrode imaju lošu vodljivost. Na primjer, intrinzična vodljivost materijala pozitivne elektrode litijevog fosfata (LiFePO₄) je niska. Ako se ne obavi potpuno karboniziranje ili dopiranje i modificiranje, otpor pri prijenosu elektrona će se povećati.

(2) Prevelika veličina čestica elektrodinog materijala produljit će put difuzije litijevih iona; nedovoljna poroznost otežit će prodiranje elektrolita i povećati otpor migracije iona.

(3) Nedovoljna količina ili nejednako raspodijeljeni provodni aditivi (kao što je čađ) dovode do nepotpune mreže elektronske vodljivosti unutar elektrode. Spomenuti čimbenici, uključujući kvalitetu materijala, gustoću kompakcije, količinu provodnih aditiva i izbor kolektora struje, konačno se ogledaju u elektrodnoj traci. Kompanije proizvođači litijevih baterija obično testiraju otpor elektrodne trake kako bi odredile unutarnji otpor.

3. Otpor kontakta:

zavarivanje između aktivnog materijala i strujnog kolektora te između strujnog kolektora i oznake.

(1) Unutarnji otpor kontakta između aktivnog materijala i strujnog kolektora je velik, a za povećanje vodljivosti generalno se može koristiti aluminijeva bakarna folija s karbonskim slojem.

(2) Zavarivanje između oznake i strujnog kolektora (npr. aluminijska folija/bakarna folija) nije čvrsto, što povećava otpor kontakta.

(3) Unutarnji tlak u staničnom elementu baterije je prenizak (loš kontakt) ili previsok (deformacija separatora), što će utjecati na unutarnji otpor. Razlozi visokog unutarnjeg otpora litijevih baterija uključuju mnoge aspekte poput materijala, proizvodnog procesa, uvjeta korištenja i starenja.

4. Kako smanjiti unutarnji otpor?

Možete razmotriti sljedeće aspekte:

(1) Optimizacija materijala: odabir elektrodnoh vodljivih materijala i racionalno projektiranje struktura pora.

(2) Unaprijediti proces: osigurati jednako premazivanje elektroda, kontrolirati gustoću zbijanja i optimizirati kvalitetu zavarivanja.

(3) Prilagoditi elektrolit: Koristiti recepturu s visokom vodljivošću prikladnu za široki temperaturni raspon.

(4) Izbijegavati zlouporabu: Spriječiti prekomjerno punjenje\/pražnjenje, skladištenje na visokoj temperaturi i kontrolirati razumne brzine punjenja i pražnjenja.