Główne czynniki wpływające na rezystancję wewnętrzną baterii litowej

Przy użyciu baterii litowej jej wydajność stale się obniża, co przejawia się głównie jako obniżenie pojemności, zwiększenie oporu wewnętrznego, spadek mocy itp.zmiana wewnętrznego oporu akumulatora zależy od temperatury, głębokość rozładowania i inne warunki użytkowania. W związku z tym niniejszy artykuł przedstawia głównie czynniki wpływające na wewnętrzny opór baterii z aspektów konstrukcji baterii,wydajność surowca, warunki przetwarzania i stosowania.

Wpływ projektowania strukturalnego

W projekcie konstrukcji baterii, oprócz nietowania i spawania samej konstrukcji baterii, liczbawielkość i położenie słuchawki baterii bezpośrednio wpływają na wewnętrzny opór bateriiDo pewnego stopnia zwiększenie liczby słonecznych uszu może skutecznie zmniejszyć wewnętrzny opór baterii. Pozycja słonecznego uszu może również wpływać na wewnętrzny opór baterii.Pozycja słuchu bieguna w głowie pozytywnej i ujemnej płyty elektrody ma największy wewnętrzny opór, a w porównaniu z akumulatorem z cewką, akumulator laminowany jest równoważny kilkudziesięciu małych baterii równolegle, a jego wewnętrzny opór jest mniejszy.

Wpływ surowców na wydajność

1 Materiał aktywny elektrody dodatniej i ujemnej

Materiał katodowy w akumulatorze litowym to strona Li, która bardziej określa wydajność akumulatora litowego.Materiał katodowy zwiększa przewodność elektronów między cząstkami poprzez powłokę i dopingNa przykład po dopingu z Ni wzrasta siła wiązania P-O, stabilizuje się struktura LiFePO4/C i optymalizuje objętość komórek kryształowych.który może skutecznie zmniejszyć impedancję przenoszenia ładunku materiału katodowego.

A analiza symulacji modelu elektrochemicznego sprzężenia cieplnego pokazuje, że duży wzrost polaryzacji aktywacyjnej, zwłaszcza ujemnej polaryzacji aktywacyjnej elektrody,jest głównym powodem poważnej polaryzacji.Zmniejszenie wielkości cząstek elektrody ujemnej może skutecznie zmniejszyć polaryzację aktywacji elektrody ujemnej o 45%, gdy wielkość cząstek elektrody ujemnej w fazie stałej zmniejszy się o połowę.Dlatego, pod względem konstrukcji baterii niezbędne jest również ulepszenie samego materiału elektrody dodatniej i ujemnej.

2- Konduktor.

Grafit i czarny węgiel są szeroko stosowane w dziedzinie akumulatorów litowych ze względu na ich dobrą wydajność.stosunek wydajności akumulatora elektrody dodatniej do czarowodu czarnego węgla jest lepszy, ponieważ grafit przewodzący ma morfologię cząstek arkuszowych, powodując współczynnik nawijania porów poniżej dużego stosunku,który jest łatwy pojawić zjawisko, że Li proces dyfuzji fazy ciekłej ogranicza zdolność rozładowaniaAkumulator z CNT ma mniejszy opór wewnętrzny, ponieważ w porównaniu z grafitem / czarnym węglem i punktem kontaktu aktywnego materiału,nanorurka włóknista węglowa jest w bezpośrednim kontakcie z materiałem czynnym, co może zmniejszyć impedancję interfejsu baterii.

Trzy epizody płynu

Zmniejszenie oporu interfejsu pomiędzy kolektorem płynu a materiałem aktywnym oraz poprawa wytrzymałości wiązania między nimi jest ważnym środkiem do poprawy wydajności baterii litowej.Przewodząca powłoka węglowa na powierzchni folii aluminiowej i leczenie korony folii aluminiowej mogą skutecznie zmniejszyć impedancję interfejsu bateriiW porównaniu z zwykłą foliją aluminiową stosowanie folii aluminiowej powlekanej węglem może zmniejszyć wewnętrzny opór baterii o około 65%,i może zmniejszyć wzrost baterii w procesie użytkowania.

Odporność wewnętrzna AC folii aluminiowej poddanej obróbce koroną może zostać zmniejszona o około 20%.opór wewnętrzny prądu stałego jest mały, a wzrost stopniowo zmniejsza się wraz ze wzrostem głębokości rozładowania.

4 Płytka otwórcza

Przewodzenie jonów wewnątrz baterii zależy od dyfuzji jonów Li w elektrolicie przez pory przewodu.Pojemność pochłaniania wilgoci przez przewód jest kluczem do tworzenia dobrego kanału przepływu jonówKiedy przewód ma wyższą absorpcję płynu i porową strukturę, może poprawić przewodność, zmniejszyć impedancję baterii i poprawić wydajność mnożnika baterii.W porównaniu z zwykłą podstawową membraną, diafragma ceramiczna i diafragma powlekana mogą nie tylko znacznie poprawić odporność diafragmy na kurczenie w wysokiej temperaturze,ale również zwiększyć wchłanianie płynu i nawilżanie zdolności przewódDodanie ceramicznej powłoki SiO2 na przepony PP może zwiększyć objętość wchłaniania płynu przez przepustkę o 17%.Malowanie 1 m PVDF-HFP na kompozytowej membrane PP / PE zwiększyło aspirat membrany z 70% do 82%, a wewnętrzny opór komórki zmniejszył się o ponad 20%.

Wpływ czynników procesu

1 Mięso

Jednorodność dyspersji obalania podczas zamknięcia obalania wpływa na to, czy czynnik przewodzący może być równomiernie rozproszony w substancji czynnej i w bliskim kontakcie z nią,który jest związany z wewnętrznym oporem akumulatora.Zwiększając szybkość rozpraszania, można poprawić jednolitość rozpraszania osadu, a im mniejszy będzie wewnętrzny opór akumulatora, tym większa będzie jego jednolitość.Jednorodność rozkładu czynnika przewodzącego w elektrodzie może zostać poprawiona, a polaryzacja elektrochemiczna.

2 Tu tkanina

Gęstość twarzy jest jednym z kluczowych parametrów projektowania baterii.zwiększenie bardzo jednostronnej gęstości zmniejsza całkowitą długość płynu i przeponyW związku z tym, w pewnym zakresie, wewnętrzny opór akumulatora zmniejsza się wraz ze wzrostem gęstości powierzchni.Podczas powłoki i suszenia, migracja cząsteczek rozpuszczalnika jest ściśle związana z temperaturą pieca, co bezpośrednio wpływa na rozkład wiązania i czynnika przewodzącego w elektrodzie,a następnie wpływa na tworzenie sieci przewodzącej wewnątrz elektrodyDlatego też temperatura powlekania i suszenia jest również ważnym procesem optymalizacji wydajności baterii.

3 Ciśnienie obrotowe

W pewnym stopniu wewnętrzny opór akumulatora zmniejsza się wraz ze wzrostem gęstości sprężania, ponieważ gęstość sprężania wzrasta,odległość między cząstkami surowca maleje, im większy kontakt między cząstkami, im przewodzący most i kanały, tym zmniejsza się impedancja akumulatora. Kontrola gęstości sprężania jest osiągana głównie przez grubość walca.Różna grubość ciśnienia rolka ma duży wpływ na wewnętrzny opór akumulatoraW przypadku dużej grubości ciśnienia walcowania wzrasta opór kontaktowy między substancją czynną a płynem zbierania, ponieważ materiał czynny nie może się mocno zwinąć.i wewnętrzny opór baterii wzrasta.A powierzchnia elektrody pozytywnej baterii o dużej grubości ciśnienia rolka po cyklu baterii wytwarza pęknięcia,który dodatkowo zwiększy opór stykowy między powierzchniowo czynnym czynnikiem płyty elektrodowej a kolektorem płynu.

4. Czas obrotu płyt polarnych

Różne czasy utrzymania wpływają na wewnętrzny opór płyty dodatniej.wewnętrzny opór akumulatora powoli rośnie z powodu wpływu powłoki węglowej fosforanu żelaza lituJeżeli czas trwania jest dłuższy (ponad 23h), reakcja fosforanu żelaza litowego i wody oraz wiązanie się kleju znacznie wzrastają.czas obrotu blachy biegów powinien być ściśle kontrolowany w rzeczywistej produkcji.

5 Wstrzyknięcie

Przewodność jonowa elektrolitu określa wewnętrzny opór i właściwości mnożnika akumulatora.Przewodność elektrolitu jest odwrotnie proporcjonalna do zakresu lepkości rozpuszczalnika, a także wpływa na to stężenie soli litu i rozmiar anionu. Oprócz optymalizacji przewodności,ilość wstrzyknięcia płynu i czas infiltracji po wstrzyknięciu płynu również bezpośrednio wpływają na wewnętrzny opór bateriiMniejsza ilość wtrysku płynu lub niewystarczający czas infiltracji spowoduje duży wewnętrzny opór akumulatora, co wpływa na pojemność akumulatora.

Wykorzystanie efektów warunków

1 temperatura

Wpływ temperatury na wielkość wewnętrznego oporu jest oczywisty, im niższa temperatura, tym wolniejsza transmisja jonów wewnątrz baterii,im większy wewnętrzny opór akumulatora,Impedancję akumulatora można podzielić na impedancję fazy ciała, impedancję membrany SEI i impedancję przenoszenia ładunku.Impedancja fazy ciała i impedancja membrany SEI są głównie wpływane przez przewodność jonową elektrolitu, a tendencja zmiany w niskiej temperaturze jest zgodna z tendencją zmiany przewodności elektrolitu.W porównaniu ze wzrostem impedancji fazy ciała i oporności membrany SEI w niskich temperaturach, impedancja reakcji ładowania jest znacznie większa wraz ze wzrostem temperatury.odsetek impedancji reakcji ładowania w całkowitym wewnętrznym oporze akumulatora osiąga prawie 100%.

2 SOC

Gdy bateria znajduje się w różnym SOC, wielkość wewnętrznego oporu nie jest taka sama, zwłaszcza opór prądu stałego bezpośrednio wpływa na wydajność mocy baterii,odzwierciedlający skuteczność baterii w stanie rzeczywistym: rezystancja prądu stałego akumulatora litowego wzrasta wraz ze wzrostem głębokości rozładowania akumulatora DOD, w 10%~80% wielkości rezystancji interwałowej rozładowania zasadniczo niezmieniona,Ogólnie w głębokim wyładowaniu głębokość oporu wewnętrznego znacznie wzrosła.

3 Przechowywanie

Zwiększając czas przechowywania baterii litowo-jonowej, bateria starzeje się, a jej wewnętrzny rezystancja stale rośnie.Różne rodzaje akumulatorów litowych mają różne stopnie zmiany wewnętrznego oporuPo długim okresie przechowywania wynoszącym 9-10 miesięcy tempo zwiększania oporu wewnętrznego baterii LFP jest wyższe niż w przypadku baterii NCA i NCM.Szybkość wzrostu oporu wewnętrznego zależy od czasu przechowywaniaStroe et al. wyliczyli zależność między akumulatorami LFP / C przez 24 do 36 miesięcy (w następujący sposób):

Szczególnie temperatura w K, SOC w procentach i czas w miesiącach.

4 nawrót

Niezależnie od tego, czy jest ona przechowywana, czy w obiegu, wpływ temperatury na wewnętrzny opór akumulatora jest spójny, im wyższa temperatura cyklu, tym większy jest wskaźnik wzrostu wewnętrznego oporu.Różne odstępy cyklu mają różne skutki dla wewnętrznego oporu akumulatoraWewnętrzny opór akumulatora wzrasta wraz ze wzrostem głębokości ładowania i rozładowania.i wzrost oporu wewnętrznego jest proporcjonalny do wzmocnienia obciążenia i głębokości rozładowania.

Oprócz wpływu głębokości ładowania i rozładowania wpływa również napięcie ładowania: zbyt niski lub zbyt wysoki limit napięcia ładowania spowoduje, że impedancja interfejsu elektrody,Zheng, że akumulator LFP / C w cyklu optymalnego napięcia ładowania jest 3.9~4.3V, eksperymenty wykazały, że zbyt niskie napięcie graniczne nie może tworzyć folii pasywacyjnej,i zbyt wysoki limit napięcia doprowadzi do elektrolitu w LiFePO4 elektrody powierzchni utleniania rozkładu produkt niskiej przewodności.

5 Pozostałe

Akumulatory litowe pojazdów będą nieuchronnie doświadczać złych warunków drogowych w praktycznym zastosowaniu,ale badanie wykazało, że środowisko drgań baterii litowej w procesie aplikacji nie ma prawie żadnego wpływu na wewnętrzny opór baterii litowej.

Odporność wewnętrzna jest ważnym parametrem do pomiaru mocy litowo-jonowej i oceny żywotności baterii.im gorsza jest wydajność wielokrotnika baterii, a tym szybciej wzrasta w czasie przechowywania i recyklingu. Opór wewnętrzny jest związany ze strukturą baterii, właściwościami materiału baterii i procesem produkcji,i zmiany temperatury otoczenia i stanu ładowaniaDlatego rozwój baterii o niskim oporze wewnętrznym jest kluczem do poprawy wydajności mocy baterii,i to ma wielkie praktyczne znaczenie do opanowania zmiany prawa wewnętrznego oporu baterii