リチウムイオン電池の内部抵抗を低減する方法：実用ガイド

電池内部抵抗に影響を与える要因には、イオン抵抗、電子抵抗、接触抵抗が含まれます：

1. イオン抵抗：

電解液の導電性、電極の多孔性、セパラの多孔性など；

（1）電解液の配合が不適切（例えば、リチウム塩濃度が低すぎる、溶媒の比率が不合理）である、または低温で粘度が増すことでイオンの移動速度が低下します。電解液の量が少なすぎても、活物質と電解液との接触が悪くなり、内部抵抗が増加します。

（2）電極の圧縮密度が高すぎる。圧縮が過剰になると電極の多孔性が減少し、電解液の浸透が制限されます。( 電極が過度に圧縮されているかどうかは、電極がもろいかどうかを観察すること、電子顕微鏡を使用して材料が破損していないかを確認すること、および電極の孔隙率を推定することによって判断できます。電極の孔隙率は、電極による電解液の吸収量および吸収速度を判断するうえで重要な指標であり、バッテリー性能に直接的な影響を与えます。 )

（3）隔膜の孔隙率が低かったり厚さが過剰であると、リチウムイオン移動に対する抵抗が増加します。隔膜の汚染や老化、不純物による孔の詰まり、または高温による隔膜の収縮・溶融などがイオン輸送を妨げる原因となることがあります。 隔膜の孔隙率は、隔膜の物理的特性を評価するうえでの重要な指標です .)

2. 電子抵抗：

電極の体積抵抗率、集電体の厚さなど；

（1）正極／負極材料の導電性が悪い。例えば、リン酸鉄リチウム（LiFePO₄）の正極材料は本質的に導電性が低い。炭素による十分なコーティングやドーピング・改質が施されていない場合、電子移動抵抗が増加する。

（2）電極材料の粒子径が大きすぎるとリチウムイオンの拡散経路が延長される。また、空隙率が不足すると電解液の浸透が妨げられ、イオン移動抵抗が増加する。

（3）導電材（例えばカーボンブラック）の添加量が不十分、または分散が不均一な場合、電極内部の電子導電ネットワークが不完全になる。このような材料品質、圧縮密度、導電材の添加量および集電体の選定といった要因は、最終的に電極シートに反映される。リチウム電池メーカーは一般的に、電極シートの抵抗を測定して内部抵抗を確認する。

3. 接触抵抗：

活性物質と電流集電体の間、および電流集電体とタブの間の溶接。

（1）活性物質と電流集電体の間の接触内部抵抗が大きく、一般的にカーボンコーティング銅・アルミニウム箔を使用して導電性を高めることが可能です。

（2）タブと電流集電体（アルミ箔／銅箔など）の溶接が不十分で、接触抵抗が増加します。

（3）電池セル内部の圧力が低すぎる（接触不良）または高すぎる（セパレータ変形）と、内部抵抗に影響を与えます。 リチウム電池の内部抵抗が高い原因は、材料、製造プロセス、使用条件および劣化など多くの側面に関係しています。

4. 内部抵抗を低下させる方法は？

以下の側面を検討することが可能です：

（1）材料の最適化：高導電性の電極材料を選定し、合理的に細孔構造を設計する。

（2）プロセスの改善：均一な電極コーティングを確保し、圧縮密度を管理し、溶接品質を最適化する。

（3）電解液の調整：広い温度範囲で使用可能な高導電性の配合を使用する。

（4）乱用を避ける：過充電／過放電、高温での保存を防止し、適切な充放電レートを管理する。