Come Ridurre la Resistenza Interna nelle Batterie al Litio: Una Guida Pratica

I fattori che influenzano la resistenza interna della batteria includono resistenza ionica, resistenza elettronica e resistenza di contatto:

1.Resistenza ionica:

conduttività dell'elettrolita, porosità dell'elettrodo, porosità della membrana, ecc.;

(1) Composizione dell'elettrolita non corretta (ad esempio, concentrazione troppo bassa di sale di litio, rapporto di solvente non equilibrato) o aumento della viscosità a basse temperature può ridurre la velocità di migrazione degli ioni. Troppo poco elettrolita può inoltre causare un cattivo contatto tra materiale attivo ed elettrolita, aumentando la resistenza interna.

(2) La densità di compattamento dell'elettrodo è troppo alta. Un'eccessiva compattazione riduce la porosità dell'elettrodo e limita l'infiltrazione dell'elettrolita. ( Per verificare se l'elettrodo è eccessivamente compatto, si può osservare se l'elettrodo è fragile, utilizzare un microscopio elettronico per controllare se il materiale è danneggiato e stimare la porosità dell'elettrodo. La porosità dell'elettrodo è un indicatore importante per determinare la quantità e la velocità di assorbimento del liquido da parte dell'elettrodo, il che ha un impatto diretto sulle prestazioni della batteria. )

(3) Una bassa porosità del diaframma o uno spessore eccessivo possono aumentare la resistenza alla migrazione degli ioni litio. La contaminazione o l'invecchiamento del diaframma, le impurità che ostruiscono i pori o le alte temperature che causano il restringimento/fusione del diaframma possono ostacolare il trasporto degli ioni. ( La porosità del diaframma è un indicatore importante nei test sulle proprietà fisiche del diaframma .)

2. Resistenza elettronica:

resistività dell'elettrodo, spessore del collettore di corrente, ecc.;

(1) I materiali degli elettrodi positivi/negativi hanno una scarsa conducibilità. Ad esempio, la conducibilità intrinseca del materiale dell'elettrodo positivo a base di fosfato di ferro e litio (LiFePO₄) è bassa. Se non è completamente ricoperto di carbonio o non è stato drogato e modificato, la resistenza al trasferimento degli elettroni aumenterà.

(2) Una dimensione eccessiva delle particelle del materiale elettrodico estenderà il percorso di diffusione degli ioni litio; una porosità insufficiente ostacolerà la penetrazione dell'elettrolita e aumenterà la resistenza alla migrazione ionica.

(3) La quantità insufficiente o la dispersione non uniforme degli agenti conduttori (ad esempio, nero di carbonio) provocano una rete di conduzione elettronica imperfetta all'interno dell'elettrodo. I fattori sopra menzionati, tra cui la qualità del materiale, la densità di compattazione, la quantità di agente conduttore e la scelta del collettore di corrente, si manifestano infine nel foglio elettrodico. Le aziende produttrici di batterie al litio testano tipicamente la resistenza del foglio elettrodico per determinare la resistenza interna.

3. Resistenza di contatto:

saldatura tra materiale attivo e collettore di corrente, e tra collettore di corrente e linguetta.

(1) La resistenza interna di contatto tra il materiale attivo e il collettore di corrente è elevata; in genere si può utilizzare una pellicola di rame-alluminio rivestita di carbonio per aumentare la conducibilità.

(2) La saldatura tra la linguetta e il collettore di corrente (come la pellicola di alluminio/rame) non è sufficientemente forte, il che aumenta la resistenza di contatto.

(3) La pressione interna della cella batterica è troppo bassa (contatto non ottimale) o troppo alta (deformazione del diaframma), il che influenzerà la resistenza interna. Le ragioni dell'elevata resistenza interna delle batterie al litio coinvolgono molti aspetti, come materiali, processo di produzione, condizioni di utilizzo e invecchiamento.

4. Come ridurre la resistenza interna?

È possibile considerare i seguenti aspetti:

(1) Ottimizzare i materiali: selezionare materiali elettrodici altamente conduttivi e progettare razionalmente la struttura dei pori.

（2）Migliorare il processo: garantire un rivestimento uniforme degli elettrodi, controllare la densità di compattazione e ottimizzare la qualità delle saldature.

（3）Regolare l'elettrolita: utilizzare una formula ad alta conducibilità adatta a un ampio intervallo di temperature.

（4）Evitare l'abuso: prevenire sovraccarichi/sottoscariche, lo stoccaggio ad alta temperatura e controllare tassi ragionevoli di carica e scarica.