With the use of lithium batteries, battery performance continues to decay, mainly as capacity decay, internal resistance increase, power drop, etc. The change of battery internal resistance is affected by various usage conditions such as temperature and discharge depth. Therefore, the factors that affect the internal resistance of the battery are described in terms of battery structure design, raw material performance, manufacturing process and use conditions.

Ang resistensya mao ang pagsukol nga madawat sa lithium nga baterya kung ang kasamtangan nga pag-agos sa sulod sa baterya kung kini nagtrabaho. Kasagaran, ang internal nga pagsukol sa mga baterya sa lithium gibahin sa ohmic internal nga pagsukol ug polarization internal nga pagsukol. Ang ohmic internal nga pagsukol gilangkoban sa electrode material, electrolyte, diaphragm resistance ug ang contact resistance sa matag bahin. Ang polarisasyon sa internal nga pagsukol nagtumong sa pagsukol nga gipahinabo sa polarisasyon sa panahon sa electrochemical nga reaksyon, lakip ang electrochemical polarization internal nga pagsukol ug konsentrasyon nga polarisasyon sa internal nga pagsukol. Ang ohmic internal nga pagsukol sa baterya gitino sa kinatibuk-ang conductivity sa baterya, ug ang polarization internal nga pagsukol sa baterya gitino pinaagi sa solid phase diffusion coefficient sa lithium ions sa electrode active material.

Ohm pagsukol

Ang ohmic nga pagsukol kasagaran gibahin sa tulo ka bahin, ang usa mao ang ionic impedance, ang lain mao ang electronic impedance, ug ang ikatulo mao ang contact impedance. Kami nanghinaut nga ang internal nga pagsukol sa lithium nga baterya gamay ra kutob sa mahimo, mao nga kinahanglan namon nga mohimo ug piho nga mga lakang aron makunhuran ang ohmic internal nga pagsukol alang niining tulo nga mga butang.

Ion impedance

Ang resistensya sa ion nga baterya sa lithium nagtumong sa pagsukol sa pagpasa sa mga lithium ion sa sulod sa baterya. Sa usa ka baterya sa lithium, ang katulin sa paglalin sa lithium ion ug ang katulin sa pagpadagan sa elektron adunay parehas nga hinungdanon nga papel, ug ang pagsukol sa ion labi nga naapektuhan sa positibo ug negatibo nga mga materyales sa electrode, separator, ug electrolyte. Aron makunhuran ang impedance sa ion, kinahanglan nimo nga buhaton ang mosunod:

Siguruha nga ang positibo ug negatibo nga mga materyales ug electrolyte adunay maayo nga pagkabasa

Gikinahanglan ang pagpili sa usa ka angay nga compaction density sa pagdesinyo sa piraso sa poste. Kung ang densidad sa compaction dako kaayo, ang electrolyte dili sayon ​​nga makalusot, nga makadugang sa resistensya sa ion. Alang sa negatibo nga piraso sa poste, kung ang SEI nga pelikula nga naporma sa nawong sa aktibo nga materyal sa panahon sa una nga bayad ug pag-discharge labi ka baga, kini usab makadugang sa pagsukol sa ion. Niini nga panahon, gikinahanglan ang pag-adjust sa proseso sa pagporma sa baterya aron masulbad kini.

Impluwensya sa electrolyte

Ang electrolyte kinahanglan adunay angay nga konsentrasyon, viscosity ug conductivity. Kung ang viscosity sa electrolyte taas kaayo, kini dili angay sa paglusot tali sa electrolyte ug sa aktibo nga mga materyales sa positibo ug negatibo nga mga electrodes. Sa parehas nga oras, ang electrolyte nanginahanglan usab usa ka ubos nga konsentrasyon, labi ka taas nga konsentrasyon dili usab angay sa pag-agos ug paglusot niini. Ang conductivity sa electrolyte mao ang labing hinungdanon nga hinungdan nga nakaapekto sa pagsukol sa ion, nga nagtino sa paglalin sa mga ion.

Impluwensya sa diaphragm sa ion resistance

The main influencing factors of the diaphragm on the ion resistance are: electrolyte distribution in the diaphragm, diaphragm area, thickness, pore size, porosity, and tortuosity coefficient. For ceramic diaphragms, it is also necessary to prevent ceramic particles from blocking the pores of the diaphragm, which is not conducive to the passage of ions. While ensuring that the electrolyte is fully infiltrated into the diaphragm, there should be no excess electrolyte remaining in it, which reduces the efficiency of the electrolyte.

Electronic impedance

Adunay daghang mga hinungdan nga nakaimpluwensya sa electronic impedance, nga mahimong mapauswag gikan sa mga aspeto sama sa mga materyales ug proseso.

Positibo ug negatibo nga mga plato

The main factors affecting the electronic impedance of the positive and negative plates are: the contact between the active material and the current collector, the factors of the active material itself, and the parameters of the plate. The active material should be in full contact with the current collector surface, which can be considered from the current collector copper foil, aluminum foil base material, and the adhesion of the positive and negative electrode pastes. The porosity of the living material itself, the by-products on the surface of the particles, and the uneven mixing with the conductive agent, etc., will cause the electronic impedance to change. Polar plate parameters such as the density of living matter is too small, the gap between the particles is too large, which is not conducive to electron conduction.

Diaphragm

Ang mga nag-unang hinungdan nga makaapekto sa elektronik nga impedance sa diaphragm mao ang: gibag-on sa diaphragm, porosity, ug mga produkto sa proseso sa pag-charge ug pagdiskarga. Ang unang duha sayon ​​sabton. Pagkahuman sa pag-disassemble sa baterya, ang usa ka baga nga layer sa brown nga materyal kanunay nga makit-an sa separator, lakip ang negatibo nga graphite nga electrode ug ang mga reaksyon sa mga produkto niini, nga makapugong sa mga pores sa diaphragm ug makunhuran ang kinabuhi sa serbisyo sa baterya.

Karon nga kolektor substrate

Ang materyal, gibag-on, gilapdon sa kasamtangan nga kolektor ug ang lebel sa pagkontak sa mga tab tanan makaapekto sa electronic impedance. Ang kasamtangan nga kolektor kinahanglan nga mopili sa usa ka substrate nga wala pa oxidized ug passivated, kon dili kini makaapekto sa impedance. Ang dili maayo nga welding tali sa tumbaga ug aluminum foil ug mga tab makaapekto usab sa electronic impedance.

Pagsukol sa kontak

Ang pagbatok sa kontak naporma tali sa kontak tali sa tumbaga ug aluminyo nga foil ug sa aktibo nga materyal, ug ang pagtagad kinahanglan nga ibayad sa pagdikit sa positibo ug negatibo nga mga electrode pastes.

Polarized internal nga pagsukol

Kung ang kasamtangan moagi sa mga electrodes, ang panghitabo nga ang potensyal sa electrode motipas gikan sa equilibrium electrode potential gitawag nga electrode polarization. Ang polarization naglakip sa ohmic polarization, electrochemical polarization ug polarization sa konsentrasyon. Ang resistensya sa polarisasyon nagtumong sa internal nga pagsukol nga gipahinabo sa polarisasyon sa positibo nga elektrod ug ang negatibo nga electrode sa baterya sa panahon sa electrochemical reaksyon. Mahimo kini magpakita sa internal nga pagkamakanunayon sa baterya, apan dili kini angay alang sa produksiyon tungod sa impluwensya sa operasyon ug pamaagi. Ang internal nga pagsukol sa polarisasyon dili kanunay, ug kini nagbag-o sa oras sa panahon sa proseso sa pag-charge ug pagdiskarga. Kini tungod kay ang komposisyon sa aktibo nga materyal, ang konsentrasyon ug temperatura sa electrolyte kanunay nga nagbag-o. Ang ohmic internal nga pagsukol nagsunod sa balaod ni Ohm, ug ang polarization sa internal nga pagsukol nagdugang sa pagtaas sa kasamtangan nga densidad, apan kini dili usa ka linear nga relasyon. Kanunay kini nga pagtaas sa linya samtang ang logarithm sa karon nga densidad nagdugang.

Impluwensya sa disenyo sa istruktura

Sa disenyo sa istruktura sa baterya, dugang sa riveting ug welding sa istruktura sa baterya mismo, ang numero, gidak-on, ug lokasyon sa mga tab sa baterya direkta nga makaapekto sa internal nga pagsukol sa baterya. Sa usa ka sukod, ang pagdugang sa gidaghanon sa mga tab mahimong epektibo nga makunhuran ang internal nga pagsukol sa baterya. Ang posisyon sa mga tab makaapekto usab sa internal nga pagsukol sa baterya. Ang internal nga pagsukol sa samad nga baterya nga adunay tab nga posisyon sa ulo sa positibo ug negatibo nga mga piraso sa poste mao ang pinakadako. Kung itandi sa samad nga baterya, ang laminated nga baterya katumbas sa dosena nga gagmay nga mga baterya nga managsama. , Ang internal nga pagsukol niini mas gamay.

Hilaw nga materyal nga performance epekto

Positive and negative active materials

Sa mga baterya sa lithium, ang positibo nga materyal sa electrode mao ang bahin sa pagtipig sa lithium, nga labi nga nagtino sa pasundayag sa baterya sa lithium. Ang positibo nga electrode nga materyal nag-una sa pagpalambo sa electronic conductivity tali sa mga partikulo pinaagi sa taklap ug doping. Pananglitan, ang doping nga adunay Ni nagpauswag sa kusog sa PO bond, nagpalig-on sa istruktura sa LiFePO4 / C, nag-optimize sa gidaghanon sa cell, ug epektibo nga makapakunhod sa pagsukol sa pagbalhin sa bayad sa positibo nga materyal sa electrode. Ang mahinungdanon nga pagtaas sa activation polarization, ilabi na ang activation polarization sa negatibo nga electrode, mao ang nag-unang rason sa seryoso nga polarization. Ang pagkunhod sa gidak-on sa partikulo sa negatibo nga electrode epektibo nga makapakunhod sa aktibo nga polarization sa negatibo nga electrode. Kung ang gidak-on sa solidong bahin sa partikulo sa negatibo nga electrode mikunhod sa katunga, ang aktibo nga polarization mahimong makunhuran sa 45%. Busa, sa mga termino sa disenyo sa baterya, ang panukiduki bahin sa pagpaayo sa positibo ug negatibo nga mga materyales sa ilang kaugalingon kinahanglanon usab.

Konduktibo nga ahente

Ang graphite ug carbon black kaylap nga gigamit sa natad sa lithium batteries tungod sa ilang maayong mga kabtangan. Kung itandi sa graphite-based conductive agent, ang positibo nga electrode nga adunay carbon black-based conductive agent adunay mas maayo nga performance sa battery rate, tungod kay ang graphite-based conductive agent adunay flaky particle morphology, nga maoy hinungdan sa usa ka dako nga pagtaas sa pore tortuosity sa usa ka dako nga rate, ug Li liquid phase diffusion sayon ​​nga mahitabo Ang panghitabo nga ang proseso naglimite sa discharge kapasidad. Ang baterya nga adunay mga CNT nga gidugang adunay ubos nga internal nga pagsukol, tungod kay kon itandi sa punto nga kontak tali sa graphite / carbon black ug sa aktibo nga materyal, ang fibrous carbon nanotubes anaa sa linya nga kontak sa aktibong materyal, nga makapakunhod sa interface impedance sa baterya.

Kasamtangang kolektor

Ang pagkunhod sa resistensya sa interface tali sa karon nga kolektor ug ang aktibo nga materyal ug pagpauswag sa kusog sa pagbugkos tali sa duha hinungdanon nga paagi aron mapaayo ang pasundayag sa mga baterya sa lithium. Ang pagsul-ob sa usa ka conductive carbon coating sa ibabaw sa aluminum foil ug corona treatment sa aluminum foil epektibo nga makapakunhod sa interface impedance sa baterya. Kung itandi sa ordinaryo nga aluminum foil, ang paggamit sa carbon-coated aluminum foil makapakunhod sa internal nga pagsukol sa baterya sa mga 65%, ug makapakunhod sa pagtaas sa internal nga pagsukol sa baterya sa panahon sa paggamit. Ang AC internal nga pagsukol sa corona treated aluminum foil mahimong makunhuran sa mga 20%. Sa kasagarang gigamit nga 20% ~ 90% SOC range, ang kinatibuk-ang DC internal nga pagsukol medyo gamay ug ang pagtaas anam-anam nga gamay samtang ang giladmon sa pag-discharge nagdugang.

Diaphragm

The ion conduction inside the battery depends on the diffusion of Li ions in the electrolyte through the porous diaphragm. The liquid absorption and wetting ability of the diaphragm is the key to forming a good ion flow channel. When the diaphragm has a higher liquid absorption rate and porous structure, it can be improved. Conductivity reduces battery impedance and improves battery rate performance. Compared with ordinary base membranes, ceramic diaphragms and rubber-coated diaphragms can not only greatly improve the high temperature shrinkage resistance of the diaphragm, but also enhance the liquid absorption and wetting ability of the diaphragm. The addition of SiO2 ceramic coating on the PP diaphragm can make the diaphragm absorb liquid The volume increased by 17%. Coating 1μm PVDF-HFP on the PP/PE composite diaphragm, the liquid absorption rate of the diaphragm is increased from 70% to 82%, and the internal resistance of the cell is reduced by more than 20%.

Gikan sa mga aspeto sa proseso sa paghimo ug mga kondisyon sa paggamit, ang mga hinungdan nga makaapekto sa internal nga pagsukol sa baterya nag-una naglakip sa:

Ang mga hinungdan sa proseso makaapekto

Pulping

Ang pagkaparehas sa slurry dispersion sa panahon sa pagsagol makaapekto kung ang conductive agent mahimong parehas nga magkatibulaag sa aktibo nga materyal sa suod nga kontak niini, nga may kalabutan sa internal nga pagsukol sa baterya. Pinaagi sa pagdugang sa high-speed dispersion, ang pagkaparehas sa slurry dispersion mahimong mapauswag, ug ang internal nga pagsukol sa baterya mahimong mas gamay. Pinaagi sa pagdugang sa usa ka surfactant, ang pagkaparehas sa pag-apod-apod sa conductive agent sa electrode mahimong mapauswag, ug ang electrochemical polarization mahimong mapakunhod ug ang median discharge boltahe mahimong madugangan.

Taklap, sapaw

Ang Densidad sa lugar usa sa mga yawe nga parameter sa disenyo sa baterya. Kung ang kapasidad sa baterya kanunay, ang pagdugang sa densidad sa nawong sa mga piraso sa poste dili kalikayan nga makunhuran ang tibuuk nga gitas-on sa karon nga kolektor ug ang diaphragm, ug ang ohmic nga pagsukol sa baterya mokunhod sumala niana. Busa, sulod sa usa ka piho nga range, Ang internal nga pagsukol sa baterya mikunhod samtang ang area density nagdugang. Ang paglalin ug pagbulag sa mga molekula sa solvent sa panahon sa pagpahid ug pagpauga suod nga may kalabotan sa temperatura sa hudno, nga direktang makaapekto sa pag-apod-apod sa binder ug conductive agent sa poste nga piraso, ug dayon makaapekto sa pagporma sa conductive grid sa sulod sa poste nga piraso. Busa, ang taklap ug pagpauga nga proseso Temperatura usa usab ka importante nga proseso alang sa pag-optimize sa performance sa baterya.

rolling

Sa usa ka sukod, ang internal nga pagsukol sa baterya mikunhod samtang ang compaction density nagdugang. Tungod kay ang compaction density nagdugang, ang distansya tali sa mga partikulo sa hilaw nga materyal mikunhod. Ang labi nga pagkontak sa taliwala sa mga partikulo, labi nga mga konduktibo nga tulay ug mga kanal, ug ang baterya Ang impedance mikunhod. Ang pagkontrol sa densidad sa compaction nag-una nga nakab-ot pinaagi sa gibag-on nga gibag-on. Ang lain-laing gibag-on sa rolling adunay mas dako nga epekto sa internal nga pagsukol sa baterya. Sa diha nga ang rolling gibag-on mao ang dako nga, ang kontak sa pagsukol sa taliwala sa mga aktibo nga materyal ug sa kasamtangan nga collector pagtaas tungod sa kapakyasan sa aktibo nga materyal nga giligid sa hugot, ug ang internal nga pagsukol sa baterya nagdugang. Pagkahuman sa pag-cycle sa baterya, ang mga liki namugna sa positibo nga electrode nga nawong sa baterya nga adunay medyo baga nga gibag-on nga gibag-on, nga dugang nga madugangan ang pagsukol sa kontak tali sa aktibo nga materyal sa nawong sa piraso sa poste ug sa karon nga kolektor.

Oras sa turnaround sa poste

Ang lainlain nga oras sa estante sa positibo nga electrode adunay mas dako nga epekto sa internal nga pagsukol sa baterya. Kung mubu ang oras sa estante, ang internal nga pagsukol sa baterya hinayhinay nga motaas tungod sa epekto sa layer sa carbon coating sa nawong sa lithium iron phosphate ug ang lithium iron phosphate; Kung ang baterya nahabilin sa dugay nga panahon (labaw pa sa 23h), ang internal nga pagsukol sa baterya labi nga nagdugang tungod sa hiniusa nga epekto sa reaksyon sa lithium iron phosphate nga adunay tubig ug ang adhesion sa adhesive. Busa, kinahanglan nga higpit nga kontrolon ang oras sa pag-turnaround sa mga piraso sa poste sa aktwal nga produksiyon.

Pag-injection sa likido

Ang ionic conductivity sa electrolyte nagtino sa internal nga pagsukol ug rate nga mga kinaiya sa baterya. Ang conductivity sa electrolyte inversely proporsyonal sa viscosity sa solvent, ug apektado usab sa konsentrasyon sa lithium asin ug sa gidak-on sa anion. Gawas pa sa panukiduki sa pag-optimize sa conductivity, ang gidaghanon sa indeyksiyon ug ang oras sa paglusot pagkahuman sa pag-inject direkta usab nga makaapekto sa internal nga pagsukol sa baterya. Ang gamay nga gidaghanon sa pag-injection o dili igo nga oras sa paglusot hinungdan nga ang internal nga pagsukol sa baterya mahimong dako kaayo, sa ingon makaapekto sa baterya Ang kapasidad sa pagdula.

Impluwensya sa mga kondisyon sa paggamit

temperatura

Ang impluwensya sa temperatura sa internal nga pagsukol klaro. Kon mas ubos ang temperatura, mas hinay ang pagpasa sa ion sulod sa baterya ug mas dako ang internal nga pagsukol sa baterya. Ang impedance sa baterya mahimong bahinon sa bulk impedance, SEI membrane impedance, ug charge transfer impedance. Ang kinabag-an nga impedance ug SEI membrane impedance nag-una nga apektado sa electrolyte ionic conductivity, ug ang kausaban trend sa ubos nga temperatura mao ang nahiuyon sa kausaban trend sa electrolyte conductivity. Kung itandi sa pagtaas sa kadaghanan nga impedance ug pagsukol sa pelikula sa SEI sa mubu nga temperatura, ang impedance sa reaksyon sa singil mas labi nga nagdugang sa pagkunhod sa temperatura. Ubos sa -20°C, ang charge reaction impedance nagkantidad ug halos 100% sa kinatibuk-ang internal nga pagsukol sa baterya.

SOC

Kung ang baterya naa sa lain-laing SOC, ang internal nga pagsukol niini lahi usab, labi na ang DC internal nga pagsukol direkta nga makaapekto sa gahum sa pasundayag sa baterya, ug dayon nagpakita sa performance sa baterya sa aktuwal nga kahimtang: ang DC internal nga pagsukol sa lithium nga baterya magkalainlain sa ang giladmon sa pag-discharge DOD sa baterya Ang internal nga pagsukol sa batakan wala mausab sa 10% ~ 80% nga discharge interval. Sa kinatibuk-an, ang internal nga pagsukol nagdugang sa kamahinungdanon sa usa ka mas lawom nga giladmon sa pag-discharge.

sa pagtipig

Samtang ang oras sa pagtipig sa mga baterya sa lithium-ion nagdugang, ang mga baterya nagpadayon sa pagkatigulang, ug ang ilang internal nga pagsukol nagpadayon sa pagdugang. Ang lainlaing mga lahi sa mga baterya sa lithium adunay lainlaing mga ang-ang sa pagbag-o sa internal nga pagsukol. Human sa taas nga panahon sa pagtipig sulod sa 9-10 ka bulan, ang internal resistance increase rate sa LFP batteries mas taas kay sa NCA ug NCM batteries. Ang pagtaas sa rate sa internal nga pagsukol adunay kalabotan sa oras sa pagtipig, temperatura sa pagtipig ug SOC sa pagtipig

siklo

Bisan kung kini pagtipig o pagbisikleta, ang temperatura adunay parehas nga epekto sa internal nga pagsukol sa baterya. Ang mas taas nga temperatura sa siklo, mas dako ang pagtaas sa rate sa internal nga pagsukol. Ang lainlaing mga agwat sa siklo adunay lainlaing mga epekto sa internal nga pagsukol sa baterya. Ang internal nga pagsukol sa baterya nagdugang sa pagtaas sa giladmon sa bayad ug pag-discharge, ug ang pagtaas sa internal nga pagsukol proporsyonal sa pagtaas sa giladmon sa bayad ug pag-discharge. Gawas pa sa epekto sa giladmon sa bayad ug pag-discharge sa siklo, ang boltahe nga cut-off sa bayad adunay epekto usab: ang usa ka ubos kaayo o taas nga taas nga limitasyon sa boltahe sa bayad makadugang sa interface impedance sa electrode, ug usa ka Ang passivation film dili maayo nga maporma ubos sa ubos kaayo nga upper limit nga boltahe, ug ang sobrang taas nga boltahe sa taas nga limitasyon maoy hinungdan sa electrolyte nga mag-oxidize ug madugta sa ibabaw sa LiFePO4 electrode aron maporma ang mga produkto nga adunay ubos nga electrical conductivity.

sa uban nga mga

Ang mga baterya nga lithium nga gitaod sa sakyanan dili kalikayan nga makasinati og dili maayo nga mga kondisyon sa dalan sa praktikal nga mga aplikasyon, apan ang mga pagtuon nakakaplag nga ang vibration environment sa lithium battery halos walay epekto sa internal nga pagsukol sa lithium battery sa panahon sa proseso sa aplikasyon.

panglantaw

Ang internal nga resistensya usa ka hinungdanon nga parameter aron masukod ang pasundayag sa gahum sa lithium-ion ug pagtimbang-timbang sa kinabuhi sa baterya. Kon mas dako ang internal nga pagsukol, mas grabe ang performance sa baterya, ug mas paspas kini nga motaas sa panahon sa pagtipig ug pag-recycle. Ang internal nga pagsukol adunay kalabotan sa istruktura sa baterya, mga kinaiya sa materyal sa baterya ug proseso sa paghimo, ug mga pagbag-o sa mga pagbag-o sa temperatura sa palibot ug kahimtang sa bayad. Busa, ang pag-uswag sa ubos nga internal nga resistensya nga mga baterya mao ang yawe sa pagpalambo sa performance sa gahum sa baterya, ug sa samang higayon, ang pag-master sa nag-usab-usab nga mga balaod sa internal nga resistensya sa baterya adunay importante kaayo nga praktikal nga kahulogan alang sa pagtagna sa kinabuhi sa baterya.