Hoe de interne weerstand in Li-ion-batterijen te verlagen: een praktische gids

Factoren die de inwendige weerstand van een batterij beïnvloeden zijn onder andere ionische weerstand, elektronische weerstand en contactweerstand:

1. Ionische weerstand:

elektrolytgeleidbaarheid, elektrodeporeusiteit, diafragmaporeusiteit, enz.;

(1) Onjuiste elektrolytsamenstelling (bijvoorbeeld te lage concentratie lithiumzout, onredelijke verhouding van oplosmiddelen) of verhoogde viscositeit bij lage temperaturen kan de ionenmigratiesnelheid verlagen. Te weinig elektrolyt kan ook leiden tot slechte contactvorming tussen het actieve materiaal en het elektrolyt, wat de inwendige weerstand verhoogt.

(2) De elektrolytcompactheidsdichtheid is te hoog. Te veel compactheid vermindert de elektrodeporeusiteit en beperkt de doordringing van het elektrolyt. ( Of de elektrode te zeer is samengeperst, kan worden vastgesteld door te observeren of de elektrode bros is, met behulp van een elektronenmicroscoop te controleren of het materiaal gebroken is en de porositeit van de elektrode te schatten. De porositeit van de elektrode is een belangrijke indicator voor de hoeveelheid en opnamegraad van vloeistof door de elektrode, wat een directe invloed heeft op de prestaties van de batterij. )

(3) Lage porositeit van de diafragma of een te grote dikte kan de weerstand tegen lithiumionenmigratie verhogen. Verontreiniging of veroudering van de diafragma, verstopping van poriën door onzuiverheden, of hoge temperaturen die krimp/smelt van de diafragma veroorzaken, kunnen de ionentransport belemmeren. De porositeit van de diafragma is een belangrijke indicator bij het testen van de fysische eigenschappen van de diafragma .)

2. Elektronische weerstand:

resistiviteit van de elektrode, dikte van de stroomcollector, enz.;

(1) De positieve/negatieve elektrodematerialen hebben een slechte elektrische geleidbaarheid. Bijvoorbeeld het intrinsieke geleidingsvermogen van lithiumijzerfosfaat (LiFePO₄) positieve elektrodemateriaal is laag. Als het niet volledig met koolstof is gecoat of gedopeerd en gretroificeerd is, zal de elektronoverdrachtsweerstand toenemen.

(2) Te grote deeltjesgrootte van het elektrodemateriaal verlengt het diffusiepad van lithiumionen; onvoldoende porositeit belemmert de infiltratie van de elektrolyt en verhoogt de ionenmigratieweerstand.

(3) Onvoldoende of ongelijkmatig verdeelde geleidende stoffen (zoals koolzwart) leiden tot een onvolledig elektronengeleidingsnetwerk binnen de elektrode. De bovengenoemde factoren, waaronder de materiaalkwaliteit, dichtheid, dosering van geleidende stoffen en de keuze van stroomcollectoren, manifesteren zich uiteindelijk in het elektrodeblad. Bedrijven die lithiumbatterijen produceren, testen doorgaans de weerstand van het elektrodeblad om de inwendige weerstand vast te stellen.

3. Contactweerstand:

lassen tussen actief materiaal en stroomafnemer, en tussen stroomafnemer en aansluitlip.

(1) De contactweerstand tussen het actieve materiaal en de stroomafnemer is groot, en algemeen kan koolstofcoated koper/aluminiumfolie worden gebruikt om de geleidbaarheid te verbeteren.

(2) Het lassen tussen de aansluitlip en de stroomafnemer (zoals aluminiumfolie/koperfolie) is niet sterk genoeg, wat de contactweerstand verhoogt.

(3) De interne druk van de batterijcel is te laag (slecht contact) of te hoog (scheidingsmembraandeformatie), wat de interne weerstand beïnvloedt. De oorzaken van een hoge interne weerstand van lithiumbatterijen zijn veelzijdig en omvatten materialen, productieproces, gebruiksomstandigheden en veroudering.

4. Hoe kan de interne weerstand worden verlaagd?

U kunt de volgende aspecten overwegen:

(1) Optimaliseer materialen: kies hooggeleidende elektrodematerialen en ontwerp op een verstandige manier de poriestructuur.

(2) Verbeter het proces: zorg voor een uniforme elektrodecoating, controleer de dichtheid van de compactie en optimaliseer de laskwaliteit.

(3) Pas de elektrolyt aan: gebruik een formule met hoge geleidbaarheid die geschikt is voor een breed temperatuurbereik.

(4) Vermijd misbruik: voorkom overladen\/overontladen, opslag bij hoge temperaturen en controleer redelijke laad- en ontlaadsnelheden.