วิธีลดความต้านทานภายในของแบตเตอรี่ลิเธียม-ไอออน: คู่มือปฏิบัติจริง

ปัจจัยที่มีผลต่อความต้านทานภายในของแบตเตอรี่ ได้แก่ ความต้านทานเชิงไอออนิก ความต้านทานเชิงอิเล็กทรอนิกส์ และความต้านทานที่จุดสัมผัส:

1.ความต้านทานเชิงไอออนิก:

การนำไฟฟ้าของอิเล็กโทรไลต์ ความพรุนของอิเล็กโทรด ความพรุนของเยื่อกั้น ฯลฯ;

(1) สูตรอิเล็กโทรไลต์ไม่เหมาะสม (เช่น ความเข้มข้นของเกลือลิเธียมต่ำเกินไป อัตราส่วนตัวทำละลายไม่เหมาะสม) หรือความหนืดเพิ่มขึ้นในอุณหภูมิต่ำ อาจลดอัตราการเคลื่อนที่ของไอออน อิเล็กโทรไลต์มีปริมาณน้อยเกินไปก็อาจทำให้การสัมผัสระหว่างวัสดุที่ใช้งานกับอิเล็กโทรไลต์ไม่ดี เพิ่มความต้านทานภายใน

(2) ความหนาแน่นการอัดแน่นของอิเล็กโทรดสูงเกินไป การอัดแน่นมากเกินไปจะลดความพรุนของอิเล็กโทรดและจำกัดการซึมผ่านของอิเล็กโทรไลต์ ( การตรวจสอบว่าอิเล็กโทรดถูกอัดแน่นมากเกินไปหรือไม่ สามารถพิจารณาได้จากความเปราะของอิเล็กโทรด การใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนตรวจสอบว่าวัสดุแตกหรือไม่ และประเมินความพรุนของอิเล็กโทรด ความพรุนของอิเล็กโทรดเป็นตัวชี้วัดที่สำคัญในการกำหนดปริมาณและความเร็วในการดูดซับของเหลวของอิเล็กโทรด ซึ่งมีผลกระทบโดยตรงต่อสมรรถนะของแบตเตอรี่ )

(3) ความพรุนของเยื่อแบ่งต่ำหรือความหนามากเกินไป อาจเพิ่มความต้านทานการเคลื่อนที่ของไอออนลิเธียม การปนเปื้อนหรือการเสื่อมสภาพของเยื่อแบ่ง สิ่งเจือปนที่อุดตันรูพรุน หรืออุณหภูมิสูงที่ทำให้เยื่อแบ่งหดตัว/ละลาย อาจขัดขวางการเคลื่อนที่ของไอออน ( ความพรุนของเยื่อแบ่งเป็นตัวชี้วัดที่สำคัญในการทดสอบคุณสมบัติทางกายภาพของเยื่อแบ่ง .)

2. ความต้านทานทางไฟฟ้า:

ความต้านทานของอิเล็กโทรด ความหนาของตัวนำไฟฟ้า ฯลฯ;

（1）วัสดุขั้วไฟฟ้าบวก/ลบมีความสามารถในการนำไฟฟ้าต่ำ ตัวอย่างเช่น วัสดุขั้วไฟฟ้าบวกไลเทียมเฟอริกฟอสเฟต (LiFePO₄) มีการนำไฟฟ้าในตัวเองต่ำ หากไม่ได้ทำการเคลือบคาร์บอนให้เต็มที่ หรือผสมและปรับปรุงคุณสมบัติด้วยการโดป (doping) จะทำให้ความต้านทานการถ่ายโอนอิเล็กตรอนเพิ่มสูงขึ้น

（2）ขนาดอนุภาคของวัสดุขั้วไฟฟ้าที่ใหญ่เกินไปจะทำให้เส้นทางการแพร่ของไอออนไลเทียมยาวขึ้น ในขณะที่ความพรุนไม่เพียงพอจะขัดขวางการซึมผ่านของอิเล็กโทรไลต์ และเพิ่มความต้านทานการเคลื่อนที่ของไอออน

（3）สารนำไฟฟ้ากระจายไม่เพียงพอหรือไม่สม่ำเสมอ (เช่น คาร์บอนแบล็ค) ทำให้เครือข่ายการนำไฟฟ้าของอิเล็กตรอนภายในขั้วไฟฟ้าไม่สมบูรณ์ ปัจจัยข้างต้นรวมถึงคุณภาพของวัสดุ ความหนาแน่นการอัด (compaction density) ปริมาณการใช้สารนำไฟฟ้า และการเลือกใช้ตัวเก็บกระแสไฟฟ้า ล้วนแสดงผลออกมาที่แผ่นขั้วไฟฟ้าโดยตรง บริษัทแบตเตอรี่ไอออนไลเทียมมักจะทดสอบความต้านทานของแผ่นขั้วไฟฟ้าเพื่อกำหนดค่าความต้านทานภายใน

3. ความต้านทานการสัมผัส:

การเชื่อมระหว่างวัสดุที่ใช้งานและตัวเก็บกระแสไฟฟ้า และระหว่างตัวเก็บกระแสไฟฟ้ากับแท็บ

(1) ความต้านทานภายในที่จุดสัมผัสมีค่าสูงระหว่างวัสดุที่ใช้งานกับตัวเก็บกระแสไฟฟ้า โดยทั่วไปสามารถใช้แผ่นฟอยล์ทองแดง-อลูมิเนียมเคลือบคาร์บอนเพื่อเพิ่มการนำไฟฟ้า

(2) การเชื่อมระหว่างแท็บกับตัวเก็บกระแสไฟฟ้า (เช่น แผ่นอลูมิเนียม/แผ่นทองแดง) ไม่แข็งแรง ทำให้ความต้านทานที่จุดสัมผัสเพิ่มขึ้น

(3) ความดันภายในเซลล์แบตเตอรี่ต่ำเกินไป (สัมผัสไม่ดี) หรือสูงเกินไป (โครงสร้างเยื่อหุ้มเสียรูป) จะส่งผลต่อความต้านทานภายใน สาเหตุที่ความต้านทานภายในของแบตเตอรี่ลิเธียมมีค่าสูง มีหลายปัจจัยที่เกี่ยวข้อง เช่น วัสดุ กระบวนการผลิต สภาพการใช้งาน และการเสื่อมสภาพ

4. วิธีการลดความต้านทานภายในคืออะไร?

คุณสามารถพิจารณาในประเด็นต่อไปนี้:

(1) ปรับปรุงวัสดุ: เลือกวัสดุขั้วไฟฟ้าที่มีการนำไฟฟ้าสูง และออกแบบโครงสร้างรูพรุนให้เหมาะสม

（2）ปรับปรุงกระบวนการทำงาน: ให้แน่ใจว่าการเคลือบอิเล็กโทรดมีความสม่ำเสมอ ควบคุมความหนาแน่นในการอัดแน่น และปรับปรุงคุณภาพการเชื่อมให้เหมาะสม

（3）ปรับสูตรอิเล็กโทรไลต์: ใช้สูตรที่มีการนำไฟฟ้าสูงซึ่งเหมาะสมกับช่วงอุณหภูมิที่กว้าง

（4）หลีกเลี่ยงการใช้งานที่ผิดวิธี: ป้องกันการชาร์จ/คายประจุเกิน จัดเก็บในที่อุณหภูมิสูง และควบคุมอัตราการชาร์จและคายประจุให้อยู่ในระดับที่เหมาะสม