De belangrijkste factoren die van invloed zijn op de interne weerstand van lithiumbatterijen

Bij het gebruik van lithiumbatterijen neemt de prestaties van de batterij voortdurend af, voornamelijk in de vorm van capaciteitsverlies, toename van de interne weerstand, daling van het vermogen, enz.de verandering van de interne weerstand van de batterij wordt beïnvloed door de temperatuurDaarom wordt in dit artikel hoofdzakelijk de factoren uiteengezet die van invloed zijn op de interne weerstand van de batterij vanuit het oogpunt van het ontwerp van de batterijstructuur,grondstofprestaties, verwerkings- en gebruiksvoorwaarden.

Invloed op het structurele ontwerp

In het ontwerp van de batterijstructuur, naast het nieten en lassen van de batterijstructuur zelf, wordt het aantalgrootte en positie van de batterij paal oor rechtstreeks van invloed op de interne weerstand van de batterij.In zekere mate kan het verhogen van het aantal pooloren de interne weerstand van de batterij effectief verminderen.De pole oor positie in het hoofd van de positieve en negatieve elektrode plaat heeft de grootste interne weerstand, en in vergelijking met de spoelbatterij is de gelaagde batterij gelijk aan tientallen kleine batterijen in parallel, en de interne weerstand is kleiner.

Invloed van grondstoffen op de prestaties

1 Actief materiaal voor positieve en negatieve elektroden

Het kathodemateriaal in de lithiumbatterij is de Li-opslagzijde, die meer de prestaties van de lithiumbatterij bepaalt.Het kathodemateriaal verbetert voornamelijk het elektronengeleidingsvermogen tussen de deeltjes door coating en dopingBijvoorbeeld, na doping met Ni wordt de sterkte van de P-O-binding verbeterd, de structuur van LiFePO4/C wordt gestabiliseerd en het kristalcelvolume wordt geoptimaliseerd.die de ladingoverdrachtsimpedantie van het kathodemateriaal effectief kan verminderen.

En de simulatie analyse van het elektrochemische thermische koppeling model toont aan dat de grote toename van de activering polarisatie, met name de negatieve elektrode activering polarisatie,is de belangrijkste reden van de ernstige polarisatie.Het verminderen van de negatieve elektrode deeltjesgrootte kan de negatieve elektrode activering polarisatie effectief verminderen met 45% wanneer de negatieve elektrode vaste fase deeltjesgrootte wordt verminderd met de helft.Daarom, is ook de verbetering van het materiaal van de positieve en negatieve elektrode zelf in termen van batterijontwerp essentieel.

2Dirigent.

Grafiet en koolstofzwart worden veel gebruikt op het gebied van lithiumbatterijen vanwege hun goede prestaties.de batterijverhouding van de positieve elektrode met toegevoegde koolstofzwarte geleidende stof is beter, omdat grafiet geleidende stof heeft een plaat deeltjes morfologie, waardoor de poriën wikkeling coëfficiënt onder de grote verhouding,Het verschijnsel dat Li vloeibare fase diffusie proces beperkt de ontlading capaciteitDe batterij met CNTs heeft minder interne weerstand, omdat in vergelijking met de grafiet/koolstofzwart en het actieve materiaal contactpunt,de koolstofnanobuis in lijncontact is met het werkzame materiaal, waardoor de interfacempedantie van de batterij kan worden verminderd.

Drie episodes van vloeistof

Het verminderen van de grensweerstand tussen de vloeistofcollector en het actieve materiaal en het verbeteren van de bindsterkte tussen beide is een belangrijk middel om de prestaties van lithiumbatterijen te verbeteren.De geleidende koolstofcoating op het aluminiumfolieoppervlak en de coronabehandeling van het aluminiumfolie kunnen de interfacempedantie van de batterij effectief verminderenIn vergelijking met gewone aluminiumfolie kan het gebruik van koolstofgecoate aluminiumfolie de interne weerstand van de batterij met ongeveer 65% verminderen.en kan de toename van de batterij tijdens het gebruik verminderen.

De AC-intern weerstand van met corona behandelde aluminiumfolie kan met ongeveer 20% worden verminderd.de interne DC-weerstand is klein en de toename is geleidelijk kleiner met de toename van de ontladingsdiepte.

4 Diafragma

De iongeleiding in de batterij is afhankelijk van de diffusie van Li-ionen in de elektrolyt door de poren van het diafragma.De vochtopnamecapaciteit van het diafragma is de sleutel tot het vormen van een goed ionstroomkanaalWanneer het diafragma een hogere vloeistofabsorptie en een poreuze structuur heeft, kan het de geleidbaarheid verbeteren, de impedantie van de batterij verminderen en de vermenigvuldigingsprestaties van de batterij verbeteren.Vergeleken met gewone basismembranen, keramisch diafragma en bekleed diafragma kan niet alleen de krimpweerstand van het diafragma bij hoge temperaturen aanzienlijk verbeteren,maar ook de vloeistofopname en het natte vermogen van het diafragma verbeterenHet toevoegen van een SiO2-keramische coating op het PP-diafragma kan het absorptievolume van het diafragma met 17% verhogen.Het schilderen van 1 m PVDF-HFP op een PP / PE samengesteld diafragma verhoogde het diafragma-aspiraat van 70% tot 82%, en de celinterne weerstand daalde met meer dan 20%.

Invloed van procesfactoren

1 De pulp

De gelijkmatigheid van de verspreiding van de slurry tijdens het sluiten van de slurry heeft invloed op de vraag of het geleidende middel gelijkmatig in de werkzame stof en in nauw contact met de werkzame stof kan worden verspreid,die verband houdt met de interne weerstand van de batterij.Door de hogesnelheidsdispersie te verhogen, kan de gelijkmatigheid van de spuitdispersie worden verbeterd en hoe kleiner de interne weerstand van de batterij is, hoe groter het vermogen van de batterij.De verdeling van het geleidende middel in de elektrode kan worden verbeterd en de elektrochemische polarisatie.

2 Tu stof

De dichtheid van het gezicht is een van de belangrijkste parameters van batterijontwerp.het verhogen van de extreem eenzijdige dichtheid zal de totale lengte van de vloeistof en het diafragma verminderenDaarom neemt de interne weerstand van de batterij binnen een bepaald bereik af met de toename van de oppervlakte dichtheid.Tijdens de coating en het drogen, is de migratie van oplosmiddelmoleculen nauw verbonden met de temperatuur van de oven, die rechtstreeks van invloed is op de verdeling van bindmiddel en geleidend middel in de elektrode,en dan beïnvloedt de vorming van geleidende raster in de elektrodeDaarom is de temperatuur van coating en drogen ook een belangrijk proces om de prestaties van de batterij te optimaliseren.

3 Rollend druk

In zekere mate neemt de interne weerstand van de batterij af naarmate de compactiedichtheid toeneemt, omdat de compactiedichtheid toeneemt,de afstand tussen de grondstofdeeltjes neemt afHoe groter het contact tussen de deeltjes, hoe meer geleidende brug en kanalen, hoe lager de impedantie van de batterij.Verschillende rollendrukdikte heeft een grote invloed op de interne weerstand van de batterijWanneer de rollendrukdikte groot is, neemt de contactweerstand tussen de werkzame stof en de verzamelvloeistof toe omdat het werkzame materiaal niet strak naar beneden kan rollen.en de interne weerstand van de batterij toeneemtDe oppervlakte van de positieve elektrode van de batterij met een grote rollendrukdichtheid veroorzaakt na de batterijcyclus scheuren.die de contactweerstand tussen de oppervlakteactieve stof van de elektrodeplaat en de vloeistofcollector verder zal verhogen.

4. Tijd van de omloop van de poolplaat

De verschillende houdtijden hebben invloed op de interne weerstand van de positieve plaat.de interne weerstand van de batterij neemt langzaam toe door de invloed van de koolstofcoating van lithium-ijzerfosfaatWanneer de houdtijd langer is (meer dan 23 uur), neemt de reactie van lithium-ijzerfosfaat en water en de binding van de lijm aanzienlijk toe.de omlooptijd van de paalplaat moet strikt worden gecontroleerd in de werkelijke productie.

5 Injectie

De ionengeleidbaarheid van de elektrolyt bepaalt de interne weerstand en de vermenigvuldigingskenmerken van de batterij.De geleidbaarheid van het elektrolyt is omgekeerd evenredig aan het viscositeitsbereik van het oplosmiddel, en wordt ook beïnvloed door de concentratie van lithiumzout en de aniongrootte.De hoeveelheid vloeistofinjectie en de infiltratietijd na de vloeistofinjectie hebben ook een directe invloed op de interne weerstand van de batterij.Een kleinere hoeveelheid vloeistofinjectie of een onvoldoende infiltratietijd zal een grote interne weerstand van de batterij veroorzaken, waardoor de capaciteit van de batterij wordt beïnvloed.

Gebruik conditie-effecten

1 temperatuur

Het effect van de temperatuur op de grootte van de interne weerstand is duidelijk. Hoe lager de temperatuur, hoe trager de ionenoverdracht in de batterij.hoe groter de interne weerstand van de batterij.De impedantie van de batterij kan worden onderverdeeld in body phase impedantie, SEI membrane impedantie en ladingoverdracht impedantie.De impedantie van de lichaamspase en de impedantie van het SEI-membraan worden hoofdzakelijk beïnvloed door de iongeleidbaarheid van de elektrolyt, en de veranderende trend bij lage temperatuur is consistent met de veranderende trend van de elektrolytgeleidbaarheid.In vergelijking met de toename van de lichaamspaseimpedantie en de SEI-membraanweerstand bij lage temperatuur, is de ladingsreactieimpedantie aanzienlijker met de temperatuurverlaging.het aandeel van de ladingsreactie-impedantie in de totale interne weerstand van de batterij bereikt bijna 100%.

2 SOC

Wanneer de batterij in verschillende SOC's is, is de grootte van de interne weerstand niet hetzelfde, vooral de gelijkstroomweerstand heeft een directe invloed op de vermogensactiviteit van de batterij,met een vermogen van meer dan 50 W,: lithiumbatterij dc-weerstand neemt toe met de toename van de ontladingsdiepte van de batterij DOD, in 10% ~ 80% van de ontladingsintervalweerstand grootte in principe ongewijzigd,In het algemeen in de diepe ontlading diepte van de interne weerstand aanzienlijk toegenomen.

3 Opbergen

Naarmate de opslagtijd van een lithium-ionbatterij toeneemt, blijft de batterij ouder worden en neemt de interne weerstand voortdurend toe.Verschillende soorten lithiumbatterijen hebben verschillende graden van verandering van de interne weerstandNa een lange opslagperiode van 9-10 maanden is de snelheid waarmee de interne weerstand van LFP-batterijen toeneemt hoger dan die van NCA- en NCM-batterijen.De stijging van de interne weerstand hangt samen met de opslagtijd, opslagtemperatuur en opslag SOC. Stroe et al. kwantificeerden de relatie tussen LFP / C-batterijen gedurende 24 tot 36 maanden (als volgt):

Specifiek, temperatuur in K, SOC in procent, en tijd in maanden.

4 recidief

Ongeacht of de batterij wordt opgeslagen of in omloop is, de invloed van de temperatuur op de interne weerstand van de batterij is consistent; hoe hoger de cyclutemperatuur, hoe groter de stijging van de interne weerstand.Verschillende cyclusintervallen hebben verschillende effecten op de interne weerstand van de batterijDe interne weerstand van de batterij neemt toe met de verbetering van de lading en ontladingsdiepte.en de toename van de interne weerstand is evenredig met de versterking van de lading en ontlading diepte.

Naast de invloed van de lading en ontlading diepte, wordt ook de laadspanning beïnvloed: te lage of te hoge laadspanningsgrens zal de elektrode interfacesimpedantie,Zheng dat LFP / C batterij in de cyclus van de optimale oplaadspanning is 3.9~4.3V, experimenten hebben aangetoond dat een te lage grensspanning geen passivatiefilm kan vormen,en te hoge spanningsgrens zal leiden tot elektrolyt in de LiFePO4 elektrode oppervlak oxidatie ontbinding laag geleidingsvermogen product.

5 Andere

Lithiumbatterijen voor voertuigen zullen onvermijdelijk in slechte verkeersomstandigheden verkeren in de praktijk.maar het onderzoek heeft aangetoond dat de trillingsomgeving van lithiumbatterijen in het toepassingsproces bijna geen invloed heeft op de interne weerstand van lithiumbatterijen.

De interne weerstand is een belangrijke parameter om de vermogen van lithium-ion te meten en de levensduur van de batterij te evalueren.hoe slechter de vermenigvuldigingsprestaties van de batterijDe interne weerstand is gerelateerd aan de batterijstructuur, de kenmerken van het batterijmateriaal en het productieproces.en veranderingen met de omgevingstemperatuur en de ladingstoestandDaarom is de ontwikkeling van een batterij met een lage interne weerstand de sleutel tot het verbeteren van de energieprestaties van de batterij.En het is van grote praktische betekenis om de verandering wet van interne batterij levensduur weerstand beheersen