Så minskar du den inre resistansen i litiumjonbatterier: En praktisk guide

Faktorer som påverkar batteriets inre motstånd inkluderar jonmotstånd, elektroniskt motstånd och kontaktmotstånd:

1.Jonmotstånd:

elektrolytledningsförmåga, elektrodporositet, diaphragmaporositet m.m.;

(1) Felaktig elektrolytformulering (t.ex. för låg halt av litiumsalt, ett orimligt lösningsmedelsförhållande) eller ökad viscositet vid låga temperaturer kan minska jonernas rörelsehastighet. För lite elektrolyt kan också leda till dålig kontakt mellan aktivmaterialet och elektrolyten, vilket ökar det inre motståndet.

(2) Elektrodens kompakthetsdensitet är för hög. Övermåttlig kompaktning minskar elektrodens porositet och begränsar elektrolytens penetration. ( Om elektroden är överkompakt kan avgöras genom att observera om elektroden är spröd, använda ett elektronmikroskop för att kontrollera om materialet är skadat, och uppskatta elektrodens porositet. Elektrodens porositet är en viktig indikator för att avgöra mängden och upptagningshastigheten av vätska av elektroden, vilket har en direkt påverkan på batteriets prestanda. )

(3) Låg diafragmaporositet eller överdriven tjocklek kan öka motståndet mot litiumjonvandring. Kontaminering eller åldrande av diafragma, föroreningar som täpper igen porerna eller höga temperaturer som får diafrgaman att krympa/smälta kan hindra jontransport. Diafragmaporositet är en viktig indikator vid provning av diafragmats fysiska egenskaper .)

2. Elektroniskt motstånd:

elektrodresistivitet, strömsamlarens tjocklek m.m.;

(1) De positiva/negativa elektrodmaterialet har dålig ledningsförmåga. Till exempel är den intrinsiska ledningsförmågan hos litiumjärnfosfat (LiFePO₄) positiv elektrod låg. Om den inte är fullt ut täckt med kol eller är dopad och modifierad ökar resistansen för elektronöverföring.

(2) För stor partikelstorlek hos elektrodmaterialet förlänger litiumjonernas diffusionsväg; otillräcklig porositet hindrar elektrolytträngning och ökar resistansen för jonvandring.

(3) Otillräcklig eller ojämnt fördelad ledningsmedel (t.ex. kolgrus) leder till ett ofullständigt elektronledningsnätverk i elektroden. De ovan nämnda faktorerna, inklusive materialkvalitet, täthet, mängd ledningsmedel och val av strömsamlare, visar sig slutligen i elektrodbladet. Företag som tillverkar litiumbatterier testar vanligtvis elektrodbladets resistans för att bestämma inre resistansen.

3. Kontaktresistans:

svetsning mellan aktivt material och strömsamlare, samt mellan strömsamlare och kontaktbleck.

(1) Den inre resistansen i kontakten mellan det aktiva materialet och strömsamlaren är stor, och kolbelagd koppar-aluminiumfolie kan i allmänhet användas för att öka ledningsförmågan.

(2) Svetsningen mellan kontaktblecket och strömsamlaren (t.ex. aluminiumfolie/kopparfolie) är inte tillräckligt stark, vilket ökar kontaktresistansen.

(3) Det inre trycket i cellen är för lågt (dålig kontakt) eller för högt (deformering av separatorn), vilket kommer att påverka resistansen. Anledningarna till hög inre resistans i litiumbatterier innefattar många aspekter såsom material, tillverkningsprocess, användningsförhållanden och åldrande.

4. Hur minskar man den inre resistansen?

Du kan överväga följande aspekter:

(1) Optimera material: välj högledande elektrodmaterial och konstruera porstrukturerna på ett rationellt sätt.

(2) Förbättra processen: säkerställ jämn elektrodbeläggning, kontrollera komprimeringsdensiteten och optimera svetskvaliteten.

(3) Justera elektrolyten: Använd en formel med hög ledningsförmåga som är lämplig för ett brett temperaturintervall.

(4) Undvik missbruk: Förhindra överladdning/överurladdning, lagring vid höga temperaturer och kontrollera rimliga laddnings- och urladdningshastigheter.