איך להפחית התנגדות פנימית בסוללות ליתיום-יון: מדריך מעשי

גורמים המ ảnhים על ההתנגדות הפנימית של הסוללה כוללים התנגדות יונית, התנגדות אלקטרונית והתנגדות מגע:

1. התנגדות יונית:

מוליכות אלקטרוליט, נקבוביות אלקטרודה, נקבוביות מפריד, וכו';

(1) תבנית האלקטרוליט שגוייה (למשל, ריכוז נמוך מדי של מלח ליתיום, יחס לא סביר בין הממסים) או צמיחה בז viscosity בدرجות חום נמוכות יכולה להפחית את קצב ההגירה של היונים. כמות נמוכה מדי של אלקטרוליט יכולה גם היא להוביל לisk של מגע ירודה בין החומר הפעיל לאלקטרוליט, מה שמעמיס על ההתנגדות הפנימית.

(2) הצפיפות של האלקטרודה מכווצת מדי. כיווץ מוגזם מפחית את נקבוביות האלקטרודה ומעמיס על חדירת האלקטרוליט. ( האם האלקטרודה הופנתה יתר על המידה ניתן לקבוע על ידי תצפית האם האלקטרודה שברירית, שימוש במקבין אלקטרונים כדי לבדוק האם החומר נשבר, ולחשב את נקבוביות האלקטרודה. נקבוביות האלקטרודה היא מדד חשוב לקביעת הכמות והמהירות בה האלקטרודה סופגת נוזל, מה שיש לו השפעה ישירה על ביצועי הסוללה. )

(3) נקבוביות מפריד נמוכה מדי או עובי מוגזם יכולים להגביר את ההתנגדות להגירת יוני ליתיום. זיהום המפריד או התיישנות, זיהום חומרי סותמים את הנקבובים, או טמפרטורות גבוהות שמגבותות בזקן/ממסות את המפריד, עלולות להפריע להובלת יונים. ( נקבוביות הממברנה היא מדד חשוב בבדיקה של תכונות החומר הפיזיקליות .)

2. התנגדות אלקטרונית:

התנגדות האלקטרודה, עובי אוסף הזרם, וכו';

(1) לחומרים הקתודים/אנודים מוליכים לקוים מוליכות חשמלית. לדוגמה, המוליכות הפנימית של חומר הקתוד ליתיום ברזל פוספט (LiFePO₄) נמוכה. אם לא מוטחן באופן מלא בפחם או מותמר ומשודרג, התנגדות העברת האלקטרונים תגדל.

(2) גודל חלקיקים גדול מדי של חומר האלקטרודה יאריך את מסלול הדיפוזיה של יוני הליתיום; נקבוביות לא מספקת תפריע לחדירת האלקטרוליט ותגדיל את התנגדות ההגירה היונית.

(3) סוכנים מוליכים לא מספקים או מפוזרים באופן לא אחיד (כגון פיח פחמי) יובילים לרשת מוליכות אלקטרונית לא מושלמת בתוך האלקטרודה. הגורמים האמורים לעיל, הכוללים את איכות החומר, צפיפות הדחיסה, כמות הסוכן המוליך ובחירת אוסף הזרם, לבסוף מתבטאים בע sheet האלקטרודה. חברות סוללות ליתיום נוטות לבדוק את התנגדות ה-sheet כדי לקבוע את ההתנגדות הפנימית.

3. התנגדות מגע:

לחיצת חשמל בין החומר הפעיל לאוסף הזרם, ובין אוסף הזרם ללשונית.

(1) ההתנגדות הפנימית במגע בין החומר הפעיל לאוסף הזרם גדולה, ובדרך כלל ניתן להשתמש בפחם מוכתם במדרגות נחושת-אלומיניום כדי להגביר את המוליכות.

(2) הלחיצות בין הלשונית לאוסף הזרם (כגון פוליאלומיניום/פולינחושת) איננה חזקה, מה שמגביר את התנגדות המגע.

(3) הלחץ הפנימי בתא הסוללה נמוך מדי (חיבור לא טוב) או גבוה מדי (деפורמציה של המפריד), מה שיפעיל את ההתנגדות הפנימית. הסיבות להתנגדות פנימית גבוהה בסוללות ליתיום כוללות מגוון רחב של היבטים, כגון חומרים, תהליך ייצור, תנאי שימוש וגילון.

4. כיצד להפחית את ההתנגדות הפנימית?

ניתן לשקול את ההיבטים הבאים:

(1) אופטימיזציה של החומרים: בחירת חומרי אלקטרודה בעלי מוליכות גבוהה ועיצוב רציונלי של מבנה החורים.

‏(2) שפר את תהליך הייצור: ודא שכבות אלקטרודה אחידות, בקר את צפיפות הדחיסה, ומטב את איכות הלحام.

‏(3) התאם את האלקטרוליט: השתמש בנוסחה בעלת מוליכות גבוהה המתאימה לטווח טמפרטורות רחב.

‏(4) Prevant mishmash:מנע טעינה/פריקה מוגזמת, אחסון בטמפרטורה גבוהה, ובטח טווחי טעינה ופריקה סבירים.