Como Reduzir a Resistência Interna em Baterias de íon-Lítio: Um Guia Prático

Fatores que afetam a resistência interna da bateria incluem resistência iônica, resistência eletrônica e resistência de contato:

1.Resistência iônica:

condutividade do eletrólito, porosidade do eletrodo, porosidade do diafragma, entre outros;

(1) Formulação inadequada do eletrólito (por exemplo, concentração muito baixa de sal de lítio, proporção de solvente irracional) ou aumento da viscosidade em temperaturas baixas podem reduzir a taxa de migração iônica. Pouco eletrólito também pode resultar em contato inadequado entre o material ativo e o eletrólito, aumentando a resistência interna.

(2) A densidade de compactação do eletrodo é muito alta. Uma compactação excessiva reduz a porosidade do eletrodo e restringe a infiltração do eletrólito. ( Se o eletródo está supercompactado pode ser determinado observando se o eletródo é frágil, usando um microscópio eletrônico para verificar se o material está quebrado e estimando a porosidade do eletródo. A porosidade do eletródo é um indicador importante para determinar a quantidade e a taxa de absorção de líquido pelo eletródo, o que tem impacto direto no desempenho da bateria. )

(3) Baixa porosidade do diafragma ou espessura excessiva podem aumentar a resistência à migração dos íons de lítio. Contaminação ou envelhecimento do diafragma, impurezas obstruindo os poros ou altas temperaturas causando retração/fusão do diafragma podem dificultar o transporte iônico. A porosidade do diafragma é um indicador importante nos testes das propriedades físicas do diafragma .)

2. Resistência eletrônica:

resistividade do eletródo, espessura do coletor de corrente, entre outros;

(1) Os materiais do eletrodo positivo/negativo possuem condutividade elétrica insuficiente. Por exemplo, a condutividade intrínseca do material do cátodo fosfato de ferro e lítio (LiFePO₄) é baixa. Se não for totalmente revestido com carbono ou dopado e modificado, a resistência à transferência de elétrons aumentará.

(2) O tamanho excessivo das partículas do material eletrodo prolongará o caminho de difusão dos íons de lítio; a porosidade insuficiente dificultará a infiltração do eletrólito e aumentará a resistência à migração iônica.

(3) A quantidade insuficiente ou a dispersão desigual de agentes condutores (como negro de carbono) levam à formação de uma rede de condução eletrônica imperfeita dentro do eletrodo. Os fatores mencionados acima, incluindo qualidade do material, densidade de compactação, dosagem do agente condutor e seleção do coletor de corrente, manifestam-se, no final, na folha do eletrodo. As empresas de baterias de íon-lítio geralmente testam a resistência da folha do eletrodo para determinar a resistência interna.

3. Resistência de contato:

soldagem entre o material ativo e o coletor de corrente, e entre o coletor de corrente e a aba.

(1) A resistência interna de contato entre o material ativo e o coletor de corrente é grande, e geralmente pode-se utilizar folha de cobre-alumínio revestida com carbono para aumentar a condutividade.

(2) A soldagem entre a aba e o coletor de corrente (como folha de alumínio/folha de cobre) não é forte, o que aumenta a resistência de contato.

(3) A pressão interna da célula da bateria é muito baixa (contato ruim) ou muito alta (deformação do separador), o que afetará a resistência interna. As razões para a alta resistência interna das baterias de lítio envolvem muitos aspectos, como materiais, processo de fabricação, condições de uso e envelhecimento.

4. Como reduzir a resistência interna?

Você pode considerar os seguintes aspectos:

(1) Otimizar os materiais: selecionar materiais de eletrodo altamente condutivos e projetar racionalmente a estrutura dos poros.

（2）Melhore o processo: garanta um revestimento uniforme do eletrodo, controle a densidade de compactação e otimize a qualidade da solda.

（3）Ajuste o eletrólito: utilize uma fórmula de alta condutividade adequada para uma ampla faixa de temperatura.

（4）Evite abusos: previna sobrecarga/sobredescarga, armazenamento em alta temperatura e controle taxas razoáveis de carregamento e descarregamento.