Cum să reduceți rezistența internă în bateriile Li-ion: Un ghid practic

Factorii care afectează rezistența internă a bateriei includ rezistența ionică, rezistența electronică și rezistența de contact:

1.Rezistență ionică:

conductibilitatea electrolitului, porozitatea electrozilor, porozitatea diafragmei etc.;

(1) O formulare necorespunzătoare a electrolitului (de exemplu, o concentrație prea scăzută a sării de litiu, un raport nejustificat al solventului) sau o vâscozitate crescută la temperaturi scăzute pot reduce viteza de migrare a ionilor. O cantitate prea mică de electrolit poate duce, de asemenea, la un contact slab între materialul activ și electrolit, ceea ce crește rezistența internă.

(2) Densitatea de compactare a electrozilor este prea mare. Compactarea excesivă reduce porozitatea electrozilor și limitează infiltrarea electrolitului. ( Dacă electrodul este prea compactat se poate determina prin observarea faptului dacă electrodul este fragil, utilizarea unui microscop electronic pentru verificarea dacă materialul este spart și estimarea porozității electrodului. Porozitatea electrodului este un indicator important pentru determinarea cantității și a ratei de absorbție a lichidului de către electrod, ceea ce are un impact direct asupra performanței bateriei. )

(3) O porozitate scăzută a diafragmei sau o grosime excesivă pot crește rezistența la migrația ionilor de litiu. Contaminarea sau îmbătrânirea diafragmei, impuritățile care blochează porii sau temperaturile ridicate care determină contracția/ topirea diafragmei pot îngreuna transportul ionilor. ( Porozitatea diafragmei este un indicator important în testarea proprietăților fizice ale diafragmei .)

2. Rezistență electronică:

rezistivitatea electrodului, grosimea colectorului de curent etc.;

(1) Materialele de electrod pozitiv/negativ au o conductibilitate electrică slabă. De exemplu, conductibilitatea intrinsecă a materialului de electrod pozitiv fosfat de fier și litiu (LiFePO₄) este scăzută. Dacă nu este acoperit complet cu carbon sau dopat și modificat, rezistența la transferul de electroni va crește.

(2) Dimensiunea excesivă a particulelor materialului de electrod va extinde calea de difuzie a ionilor de litiu; porozitatea insuficientă va împiedica infiltrarea electrolitului și va crește rezistența la migrarea ionilor.

(3) Agenturile conductoare insuficiente sau distribuite neuniform (de exemplu, funingine de carbon) duc la o rețea de conducție a electronilor imperfectă în cadrul electrodului. Factorii menționați anterior, inclusiv calitatea materialului, densitatea de compactare, dozajul agentului conductor și alegerea colectorului de curent, se manifestă în final în foaia de electrod. Companiile producătoare de baterii cu litiu testează de obicei rezistența foii de electrod pentru a determina rezistența internă.

3. Rezistență de contact:

sudarea dintre materialul activ și colectorul de curent, precum și dintre colectorul de curent și tab.

(1) Rezistența internă de contact dintre materialul activ și colectorul de curent este mare, iar în general se poate utiliza folie de cupru/aluminiu cu acoperire de carbon pentru a crește conductibilitatea.

(2) Sudarea dintre tab și colectorul de curent (de exemplu, folie de aluminiu/folie de cupru) nu este suficient de rezistentă, ceea ce mărește rezistența de contact.

(3) Presiunea internă a celulei de baterie este prea scăzută (contact slab) sau prea mare (deformarea membranei), ceea ce va influența rezistența internă. Motivele rezistenței interne mari a bateriilor cu litiu implică multe aspecte, cum ar fi materialele, procesul de fabricație, condițiile de utilizare și îmbătrânirea.

4. Cum se poate reduce rezistența internă?

Puteți lua în considerare următoarele aspecte:

(1) Optimizați materialele: selectați materiale electrodice cu conductibilitate ridicată și proiectați rațional structura porilor.

（2）Îmbunătățiți procesul: asigurați o acoperire uniformă a electrozilor, controlați densitatea de compactare și optimizați calitatea sudurii.

（3）Ajustați electrolitul: Utilizați o formulă cu conductivitate ridicată, potrivită pentru o gamă largă de temperaturi.

（4）Evitați abuzul: Preveniți supraîncărcarea/supradescărcarea, depozitarea la temperatură ridicată și controlați ratele de încărcare și descărcare în mod rațional.