Як зменшити внутрішній опір у літій-іонних акумуляторах: Практичний посібник

Фактори, що впливають на внутрішній опір акумулятора, включають іонний опір, електронний опір і контактний опір:

1. Іонний опір:

електролітна провідність, пористість електродів, пористість діафрагми тощо;

(1) Неправильна рецептура електроліту (наприклад, занадто низька концентрація літієвої солі, невірне співвідношення розчинника) або підвищена в'язкість при низьких температурах може знизити швидкість міграції іонів. Занадто мала кількість електроліту також може призвести до поганого контакту між активним матеріалом та електролітом, що збільшує внутрішній опір.

(2) Щільність ущільнення електрода занадто висока. Надмірне ущільнення зменшує пористість електрода і обмежує проникнення електроліту. ( Чи є електрод надмірно ущільненим, можна визначити, спостерігаючи за тим, чи є електрод крихким, використовуючи електронний мікроскоп для перевірки, чи не пошкоджений матеріал, а також оцінюючи пористість електрода. Пористість електрода є важливим показником для визначення кількості та швидкості вбирання рідини електродом, що безпосередньо впливає на продуктивність акумулятора. )

(3) Низька пористість діафрагми або її надмірна товщина може збільшити опір міграції іонів літію. Забруднення або старіння діафрагми, забивання пор домішками або високі температури, що призводять до зсування/плавлення діафрагми, можуть заважати транспортуванню іонів. ( Пористість діафрагми є важливим показником при випробуванні фізичних властивостей діафрагми .)

2. Електронний опір:

питомий опір електрода, товщина струмознімача тощо;

(1) Матеріали додатного/від'ємного електродів мають погану електропровідність. Наприклад, природна електропровідність матеріалу додатного електрода фосфату літію-заліза (LiFePO₄) є низькою. Якщо він недостатньо покритий вуглецем або недостатньо модифікований легуванням, опір передачі електронів зросте.

(2) Надмірний розмір частинок матеріалу електрода подовжить шлях дифузії іонів літію; недостатня пористість заважатиме проникненню електроліту та збільшить опір міграції іонів.

(3) Недостатня кількість або нерівномірне розподілення електропровідних добавок (наприклад, сажі) призводить до неповної електронної провідної мережі всередині електрода. Вищезазначені фактори, у тому числі якість матеріалу, щільність ущільнення, дозування електропровідних добавок та вибір струмознімачів, у кінцевому підсумку відображаються на електродній стрічці. Компанії, що виробляють літієві акумулятори, зазвичай перевіряють опір електродної стрічки, щоб визначити внутрішній опір.

3. Опір контакту:

зварювання між активним матеріалом і струмозбирачем, а також між струмозбирачем і виводом.

(1) Внутрішній опір контакту між активним матеріалом і струмозбирачем є великим, зазвичай можна використовувати алюмінієву мідну фольгу з карбоновим покриттям для підвищення електропровідності.

(2) Зварювання між виводом і струмозбирачем (наприклад, алюмінієва/мідна фольга) є недостатньо міцним, що збільшує опір контакту.

(3) Внутрішній тиск у елементі живлення занадто низький (поганий контакт) або занадто високий (деформація діафрагми), що вплине на внутрішній опір. Причини високого внутрішнього опору літієвих акумуляторів охоплюють багато аспектів, таких як матеріали, технологія виготовлення, умови використання та старіння.

4. Як зменшити внутрішній опір?

Можна розглянути наступні аспекти:

(1) Оптимізація матеріалів: вибір електродних матеріалів з високою електропровідністю та раціональне проектування пористої структури.

（2）Покращити процес: забезпечити рівномірне нанесення електродного покриття, контролювати щільність ущільнення та оптимізувати якість зварювання.

（3）Коригувати електроліт: використовувати формулу з високою електропровідністю, придатну для широкого температурного діапазону.

（4）Уникати неправильного використання: запобігати перезарядці/перерозрядці, зберіганню при високих температурах, а також контролювати допустимі швидкості зарядки і розрядки.