Lityum-iyon Pil İç Direncini Azaltma Yöntemleri: Pratik Bir Rehber

Pil iç direncini etkileyen faktörler şunlardır: iyonik direnç, elektronik direnç ve temas direnci:

1.İyonik direnç:

elektrolit iletkenliği, elektrot gözenekliliği, diafram gözenekliliği vb.;

(1) Uygun olmayan elektrolit formülasyonu (örneğin, lityum tuzu konsantrasyonunun çok düşük olması, çözücü oranının dengesiz olması) veya düşük sıcaklarda artan viskozite iyon göç hızını azaltabilir. Elektrolitin çok az olması da aktif malzeme ile elektrolit arasında temasın kötüleşmesine neden olur ve iç direnci artırır.

(2) Elektrot sıkıştırma yoğunluğu çok yüksek. Aşırı sıkıştırma elektrotun gözenekliliğini azaltır ve elektrolitin nüfuz etmesini kısıtlar. ( Elektrodun fazla sıkıştırılıp sıkıştırılmadığı, elektrodun kırılgan olup olmadığının gözlemlenmesi, elektron mikroskobu kullanılarak malzemenin kırık olup olmadığının kontrol edilmesi ve elektrodun gözenekliliğinin tahmin edilmesiyle belirlenebilir. Elektrodun gözenekliliği, elektrodun sıvı emme miktarını ve oranını belirlemede önemli bir göstergedir ve bu durum doğrudan batarya performansını etkiler. )

(3) Düşük diyafram gözenekliliği veya aşırı kalınlık, lityum iyonlarının hareketine karşı direnci artırabilir. Diyaframın kirlenmesi veya yaşlanması, safsızlıkların gözenekleri tıkaması ya da yüksek sıcaklıklar nedeniyle diyaframın daralmasına/erimesine iyon taşımacılığını engelleyebilir. Diyafram gözenekliliği, diyafram fiziksel özellikler testinin önemli bir göstergesidir .)

2. Elektronik direnç:

elektrot direnci, akım toplayıcının kalınlığı vb.;

(1) Pozitif/negatif elektrot malzemelerinin iletkenliği düşüktür. Örneğin, lityum demir fosfat (LiFePO₄) pozitif elektrot malzemesinin iç iletkenliği zayıftır. Karbonla tamamen kaplanmamışsa veya katkılama ve modifikasyon yapılmamışsa elektron transfer direnci artar.

(2) Elektrot malzemesinin partikül boyutunun fazlalığı lityum iyonu difüzyon yolunu uzatır; porozitenin yetersiz olması elektrolit infiltrasyonunu engeller ve iyon migrasyon direncini artırır.

(3) Yetersiz veya eşit şekilde dağılmamış iletken maddeler (örneğin karbon siyahı), elektrot içerisinde eksik bir elektron iletim ağı oluşmasına neden olur. Malzeme kalitesi, sıkıştırma yoğunluğu, iletken madde miktarı ve akım toplayıcının seçimi gibi yukarıdaki faktörlerin hepsi sonunda elektrot levhasında kendini gösterir. Lityum pil şirketleri genellikle iç direnci belirlemek amacıyla elektrot levha direnci testi yapar.

3. Temas direnci:

aktif malzeme ile akım kolektörü ve akım kolektörü ile tab arasında kaynak yapma.

(1) Aktif malzeme ile akım kolektörü arasındaki temas iç direnci büyüktür, genellikle iletkenliği artırmak için karbon kaplı bakır-alüminyum folyo kullanılabilir.

(2) Tab ile akım kolektörü (örneğin alüminyum folyo/bakır folyo) arasında kaynak zayıftır, bu da temas direncini artırır.

(3) Pil hücresinin iç basıncı çok düşük (zayıf temas) veya çok yüksek (septum deformasyonu) olursa iç direnci etkiler. Lityum pillerin yüksek iç direncine neden olan faktörler malzeme, üretim süreci, kullanım koşulları ve yaşlanma gibi birçok yönü içerir.

4. Nasıl iç direnç azaltılır?

Aşağıdaki yönleri göz önünde bulundurabilirsiniz:

(1) Malzemeleri optimize edin: yüksek iletkenliğe sahip elektrot malzemelerini seçin ve gözenek yapısını rasyonel olarak tasarlayın.

(2) Süreci iyileştirin: Eşit elektrot kaplamasını sağlayın, sıkışma yoğunluğunu kontrol edin ve kaynak kalitesini optimize edin.

(3) Elektroliti ayarlayın: Geniş bir sıcaklık aralığında uygun olan yüksek iletkenlikli bir formül kullanın.

(4) İstismardan kaçının: Aşırı şarj/deşarj, yüksek sıcaklıkta depolama ve uygun şarj/deşarj oranlarını kontrol edin.