I principali fattori che influenzano la resistenza interna delle batterie al litio

Con l'uso di batterie al litio, le prestazioni della batteria si deteriorano costantemente, manifestandosi principalmente come decadimento della capacità, aumento della resistenza interna, calo della potenza, ecc.la variazione della resistenza interna della batteria è influenzata dalla temperatura, profondità di scarica e altre condizioni di utilizzo. Pertanto, il presente documento espone principalmente i fattori che influenzano la resistenza interna della batteria dagli aspetti della progettazione della struttura della batteria,prestazioni delle materie prime, condizioni di lavorazione e di utilizzo.

Impatto sulla progettazione strutturale

Nella progettazione della struttura della batteria, oltre al rivetto e alla saldatura della struttura stessa della batteria, il numero,dimensione e posizione dell'orecchio del palo della batteria influenzano direttamente la resistenza interna della batteria.In una certa misura, aumentare il numero di orecchie polari può ridurre efficacemente la resistenza interna della batteria.La posizione dell'orecchio del palo nella testa della piastra di elettrodi positivo e negativo ha la più grande resistenza interna, e rispetto alla batteria a bobina, la batteria stratificata equivale a dozzine di piccole batterie in parallelo, e la sua resistenza interna è più piccola.

Impatto delle materie prime sulle prestazioni

1 Materiale attivo degli elettrodi positivi e negativi

Il materiale catodico nella batteria al litio è il lato di stoccaggio Li, che determina maggiormente le prestazioni della batteria al litio.Il materiale catodico migliora principalmente la capacità di conduzione degli elettroni tra le particelle attraverso rivestimento e dopingAd esempio, dopo il doping con Ni, la forza del legame P-O è aumentata, la struttura di LiFePO4 / C è stabilizzata e il volume delle cellule cristalline è ottimizzato,che può ridurre efficacemente l'impedenza di trasferimento di carica del materiale catodico.

E l'analisi di simulazione del modello di accoppiamento termico elettrochimico mostra che il grande aumento della polarizzazione di attivazione, in particolare la polarizzazione di attivazione dell'elettrodo negativo,è la ragione principale della grave polarizzazione.La riduzione della dimensione delle particelle di elettrodo negativo può ridurre efficacemente la polarizzazione di attivazione dell'elettrodo negativo del 45% quando la dimensione delle particelle di fase solida dell'elettrodo negativo diminuisce della metà.Pertanto,, in termini di progettazione della batteria, è essenziale anche il miglioramento del materiale dell'elettrodo positivo e negativo stesso.

2Direttore.

Il grafite e il nero di carbonio sono ampiamente utilizzati nel campo delle batterie al litio a causa delle loro buone prestazioni.le prestazioni del rapporto batteria dell'elettrodo positivo aggiunto agente conduttore nero carbonio è migliore, perché l'agente conduttore di grafite ha una morfologia delle particelle di foglio, causando il coefficiente di avvolgimento dei pori sotto il rapporto grande,che è facile apparire il fenomeno che Li processo di diffusione di fase liquida limita la capacità di scarico.La batteria con CNT ha una resistenza interna minore, perché rispetto al grafite / nero di carbonio e al punto di contatto del materiale attivo,il nanotubo di carbonio fibroso è in contatto lineare con il materiale attivo, che può ridurre l'impedenza di interfaccia della batteria.

Tre episodi di liquidi

La riduzione della resistenza di interfaccia tra il collettore di fluido e il materiale attivo e il miglioramento della resistenza del legame tra di essi è un mezzo importante per migliorare le prestazioni delle batterie al litio.Il rivestimento di carbonio conduttivo sulla superficie del foglio di alluminio e il trattamento corona del foglio di alluminio possono ridurre efficacemente l'impedenza dell'interfaccia della batteriaRispetto alla carta d'alluminio ordinaria, l'uso di carta d'alluminio rivestita di carbonio può ridurre la resistenza interna della batteria di circa il 65%.e può ridurre l'aumento della batteria nel processo di utilizzo.

La resistenza interna dell'alluminio trattato con corona può essere ridotta di circa il 20%.la resistenza interna di CC è piccola e l'aumento è gradualmente minore con l'aumento della profondità di scarica.

4 Diaframma

La conduzione ionica all'interno della batteria dipende dalla diffusione degli ioni Li nell'elettrolita attraverso i pori del diaframma.La capacità di assorbimento dell'umidità del diaframma è la chiave per formare un buon canale di flusso ionicoQuando il diaframma ha una maggiore assorbimento del liquido e una struttura porosa, può migliorare la conduttività, ridurre l'impedenza della batteria e migliorare le prestazioni moltiplicatrici della batteria.Rispetto alla membrana di base ordinaria, il diaframma in ceramica e il diaframma rivestito possono non solo migliorare notevolmente la resistenza alla contrazione del diaframma ad alte temperature,ma anche aumentare l' assorbimento di liquidi e la capacità di bagnare il diaframmaL'aggiunta di un rivestimento ceramico di SiO2 sul diaframma PP può aumentare il volume di assorbimento del fluido del diaframma del 17%.La verniciatura di 1 m di PVDF-HFP sul diaframma composito PP / PE ha aumentato l' aspirato del diaframma dal 70% all' 82%, e la resistenza interna della cellula è diminuita di oltre il 20%.

Impatto dei fattori di processo

1 La polpa

L'uniformità della dispersione dello slurry durante la chiusura dello slurry influenza se l'agente conduttore può essere uniformemente disperso nella sostanza attiva e a stretto contatto con essa,che è correlata alla resistenza interna della batteria.Aumentando la dispersione ad alta velocità, si può migliorare l'uniformità della dispersione dello slurry e minore sarà la resistenza interna della batteria.l'uniformità di distribuzione dell'agente conduttore nell'elettrodo può essere migliorata e la polarizzazione elettrochimica.

2 Tu tessuto

La densita' facciale e' uno dei parametri chiave della progettazione della batteria.aumentando la densità estremamente unilaterale è destinato a ridurre la lunghezza totale del fluido e del diaframma, e la resistenza interna ohmica della batteria sarà ridotta.Durante il rivestimento e l'essiccazione, la migrazione delle molecole di solvente è strettamente correlata alla temperatura del forno, che influenza direttamente la distribuzione del legante e dell'agente conduttore nell'elettrodo,e poi influenza la formazione di griglia conduttiva all'interno dell'elettrodoPertanto, la temperatura di rivestimento e asciugatura è anche un processo importante per ottimizzare le prestazioni della batteria.

3 Pressione di rotolamento

In una certa misura la resistenza interna della batteria diminuisce con l'aumentare della densità di compattazione, perché la densità di compattazione aumenta,la distanza tra le particelle della materia prima diminuisce, più il contatto tra le particelle, il ponte e i canali più conduttivi, diminuisce l'impedenza della batteria. Il controllo della densità di compattazione è ottenuto principalmente dallo spessore del rullo.Lo spessore della pressione del rullo differente ha un grande impatto sulla resistenza interna della batteriaQuando lo spessore della pressione del rullo è elevato, la resistenza al contatto tra la sostanza attiva e il liquido di raccolta aumenta a causa del mancato rullo del materiale attivo.e la resistenza interna della batteria aumentaLa superficie dell'elettrodo positivo della batteria con grande spessore di pressione del rullo dopo il ciclo della batteria produce crepe,che aumenterà ulteriormente la resistenza di contatto tra il tensioattivo della piastra dell'elettrodo e il collettore di fluido.

4. Tempo di rotazione delle lastre polari

Il tempo di tenuta diverso influenza la resistenza interna della piastra positiva.la resistenza interna della batteria aumenta lentamente a causa dell'influenza del rivestimento in carbonio di fosfato di ferro di litioQuando il tempo di tenuta è più lungo (più di 23 ore), la reazione del fosfato di ferro di litio e dell'acqua e il legame dell'adesivo aumentano significativamente.il tempo di rotazione del foglio a poli deve essere rigorosamente controllato nella produzione effettiva.

5 Iniezione

La conduttività ionica dell'elettrolita determina la resistenza interna e le caratteristiche del moltiplicatore della batteria.La conduttività dell'elettrolita è inversamente proporzionale al range di viscosità del solvente, ed è anche influenzato dalla concentrazione di sale di litio e dalla dimensione degli anioni. Oltre all'ottimizzazione della conduttività,la quantità di iniezione del fluido e il tempo di infiltrazione dopo l'iniezione del fluido influenzano anche direttamente la resistenza interna della batteriaUna minore quantità di iniezione di fluido o un tempo di infiltrazione insufficiente causeranno una grande resistenza interna della batteria, influenzando così la capacità della batteria.

Utilizzare gli effetti di condizione

1 temperatura

L'effetto della temperatura sulla dimensione della resistenza interna è evidente, più bassa è la temperatura, più lenta è la trasmissione degli ioni all'interno della batteria,maggiore è la resistenza interna della batteriaL'impedenza della batteria può essere suddivisa in impedenza di fase del corpo, impedenza della membrana SEI e impedenza di trasferimento di carica.L'impedenza di fase corporea e l'impedenza della membrana SEI sono influenzate principalmente dalla conduttività ionica dell'elettrolita, e la tendenza al cambiamento a bassa temperatura è coerente con la tendenza al cambiamento della conduttività degli elettroliti.Rispetto all'aumento dell'impedenza di fase del corpo e della resistenza della membrana SEI a bassa temperatura, l'impedenza di reazione della carica è più significativa con l'aumento della diminuzione della temperatura.la percentuale dell'impedenza di reazione della carica nella resistenza interna totale della batteria raggiunge quasi il 100%.

2 SOC

Quando la batteria è in SOC diversi, la dimensione della resistenza interna non è la stessa, in particolare la resistenza a corrente continua influenza direttamente le prestazioni di potenza della batteria,che riflettono le prestazioni della batteria allo stato effettivo: la resistenza a corrente continua della batteria al litio aumenta con l'aumento della profondità di scarica della batteria DOD, nel 10%~80% della dimensione della resistenza dell'intervallo di scarica sostanzialmente invariata,generalmente nella profondità di scarica profonda della resistenza interna aumentato significativamente.

3 Immagazzinamento

Con l'aumento del tempo di stoccaggio della batteria agli ioni di litio, la batteria continua a invecchiare e la sua resistenza interna aumenta costantemente.Diversi tipi di batterie al litio hanno diversi gradi di variazione della resistenza interna.Dopo un lungo periodo di stoccaggio di 9-10 mesi, il tasso di aumento della resistenza interna delle batterie LFP è superiore a quello delle batterie NCA e NCM.Il tasso di aumento della resistenza interna è correlato al tempo di conservazioneStroe et al. hanno quantificato la relazione tra le batterie LFP / C per 24 a 36 mesi (come segue):

In particolare, temperatura in K, SOC in percentuale e tempo in mesi.

4 recidiva

Sia in immagazzinamento che in circolazione, l'impatto della temperatura sulla resistenza interna della batteria è costante, maggiore è la temperatura del ciclo, maggiore è il tasso di aumento della resistenza interna.Diversi intervalli di ciclo hanno effetti diversi sulla resistenza interna della batteriaLa resistenza interna della batteria aumenta con il miglioramento della profondità di carica e scarica,e l'aumento della resistenza interna è proporzionale al rafforzamento della carica e della profondità di scarica.

Oltre all'influenza della carica e della profondità di scarica, la tensione di carica è anche influenzata: un limite di tensione di carica troppo basso o troppo alto renderà l'impedenza dell'interfaccia dell'elettrodo,Zheng che la batteria LFP / C nel ciclo della tensione di ricarica ottimale è 3.9~4.3V, gli esperimenti hanno rilevato che una tensione limite troppo bassa non può formare una pellicola di passivazione,e troppo alto limite di tensione porterà all'elettrolita nella LiFePO4 elettrodo superficie di ossidazione decomposizione prodotto di bassa conduttività.

5 Altri

Le batterie al litio dei veicoli subiranno inevitabilmente condizioni stradali difficili in applicazione pratica,ma lo studio ha rilevato che l'ambiente di vibrazione della batteria al litio nel processo di applicazione non ha quasi alcun impatto sulla resistenza interna della batteria al litio.

La resistenza interna è un parametro importante per misurare le prestazioni di potenza degli ioni di litio e valutare la durata della batteria.peggio è il rendimento moltiplicatore della batteriaLa resistenza interna è correlata alla struttura della batteria, alle caratteristiche del materiale della batteria e al processo di fabbricazione.e variazioni con la temperatura ambiente e lo stato di caricaPertanto, lo sviluppo di una batteria a bassa resistenza interna è la chiave per migliorare le prestazioni di potenza della batteria,E'di grande importanza pratica per padroneggiare la legge di cambiamento della resistenza della batteria interna