Liitiumaku tootmise viimane etapp on liitiumaku sorteerimine ja sõelumine, et tagada akumooduli järjepidevus ja akumooduli suurepärane jõudlus. Nagu kõigile teada, on suure konsistentsiga akudest koosnevate moodulite kasutusiga pikem, halva konsistentsiga moodulid aga altid ämbriefekti tõttu üle- ja tühjenemisele ning nende aku tööea sumbumine kiireneb. Näiteks võib aku erinev võimsus põhjustada iga aku tühjenemise erineva sügavuse. Väikese mahutavuse ja kehva jõudlusega akud jõuavad eelnevalt täislaadimise olekusse. Seetõttu ei jõua suure mahutavuse ja hea jõudlusega akud täislaadimisolekusse. Ebaühtlane akupinge paneb iga paralleelses ahelas oleva aku üksteist laadima. Kõrgema pingega aku laeb akut madalama pingega, mis kiirendab aku jõudluse halvenemist ja kulutab kogu aku stringi energiat. Suure isetühjenemiskiirusega akul on suur mahukadu. Ebajärjekindlad isetühjenemise määrad põhjustavad erinevusi akude laetuse olekus ja pinges, mis mõjutab akuliinide jõudlust. Ja nii need aku erinevused, pikaajaline kasutamine mõjutab kogu mooduli eluiga.

Pilt

joonisel fig. 1.OCV- tööpinge – polarisatsioonipinge diagramm

Akude klassifitseerimise ja kontrollimise eesmärk on vältida ebaühtlaste akude tühjenemist samal ajal. Aku sisemise takistuse ja isetühjenemise test on kohustuslik. Üldiselt jagatakse aku sisetakistus oomi sisetakistuseks ja polarisatsiooni sisetakistuseks. Ohmi sisetakistus koosneb elektroodi materjalist, elektrolüüdist, membraani takistusest ja iga osa kontakttakistusest, sealhulgas elektrooniline impedants, ioontakistus ja kontakttakistus. Polarisatsiooni sisetakistus viitab takistusele, mis on põhjustatud polarisatsioonist elektrokeemilise reaktsiooni käigus, sealhulgas elektrokeemilise polarisatsiooni sisetakistus ja kontsentratsiooni polarisatsiooni sisetakistus. Aku oomilise takistuse määrab aku kogujuhtivus ja aku polarisatsioonitakistuse määrab liitiumiooni tahke faasi difusioonikoefitsient elektroodi aktiivses materjalis. Üldiselt on liitiumakude sisetakistus lahutamatu protsessi ülesehitusest, materjalist endast, keskkonnast ja muudest aspektidest, mida allpool analüüsitakse ja tõlgendatakse.

Esiteks protsessi kavandamine

(1) Positiivsete ja negatiivsete elektroodide koostises on vähe juhtivat ainet, mille tulemuseks on suur elektrooniline ülekandetakistus materjali ja kollektori vahel, st kõrge elektrooniline impedants. Liitiumakud kuumenevad kiiremini. Kuid selle määrab aku konstruktsioon, näiteks toiteaku puhul, et võtta arvesse kiiruse jõudlust, see nõuab suuremat juhtiva aine osakaalu, mis sobib suure kiirusega laadimiseks ja tühjenemiseks. Aku mahutavus on veidi suurem, positiivse ja negatiivse materjali osakaal on veidi suurem. Need otsused tehakse aku projekteerimise alguses ja neid ei saa kergesti muuta.

(2) positiivse ja negatiivse elektroodi valemis on liiga palju sideainet. Sideaine on üldiselt tugeva isolatsioonivõimega polümeermaterjal (PVDF, SBR, CMC jne). Kuigi sideaine suurem osakaal algses vahekorras on kasulik postide eemaldamistugevuse parandamiseks, on see sisemise takistuse seisukohalt ebasoodne. Aku projekteerimisel koordineerida sideaine ja sideaine annuste vahelist suhet, mis keskendub sideaine hajutamisele, see tähendab läga valmistamise protsessile, nii palju kui võimalik, et tagada sideaine hajumine.

(3) Koostisosad ei ole ühtlaselt hajutatud, juhtiv aine ei ole täielikult hajutatud ja ei moodustu head juhtivat võrgustruktuuri. Nagu on näidatud joonisel fig 2, on A juhtiva aine halva dispersiooni juhtum ja B korral hea dispersiooni juhtum. Kui juhtiva aine kogus on sama, mõjutab segamisprotsessi muutus juhtiva aine dispersiooni ja aku sisemist takistust.

Joonis 2. Juhtiva aine halb dispersioon (A) Juhtiva aine ühtlane dispersioon (B)

(4) Sideaine ei ole täielikult lahustunud ja mõned mitselliosakesed on olemas, mille tulemuseks on aku kõrge sisetakistus. Olenemata kuivsegamise, poolkuivsegamise või märgsegamise protsessist on nõutav, et sideaine pulber oleks täielikult lahustunud. Me ei saa liigselt taotleda tõhusust ja eirata objektiivset nõuet, et sideaine vajab täielikuks lahustumiseks teatud aega.

(5) Elektroodi tihendustihedus mõjutab aku sisemist takistust. Elektroodiplaadi kompaktne tihedus on väike ja elektroodiplaadi sees olevate osakeste vaheline poorsus on suur, mis ei soodusta elektronide ülekandmist ja aku sisetakistus on kõrge. Kui elektroodileht on liiga palju tihendatud, võivad elektroodipulbri osakesed olla üle purustatud ja elektronide ülekandetee muutub pärast purustamist pikemaks, mis ei soodusta aku laadimist ja tühjenemist. Oluline on valida õige tihendustihedus.

(6) Halb keevitus positiivse ja negatiivse elektroodi kõrva ja vedelikukollektori vahel, virtuaalne keevitamine, suur aku vastupidavus. Keevitamise ajal tuleks valida sobivad keevitusparameetrid ning keevitusparameetrid, nagu keevitusvõimsus, amplituud ja aeg, tuleks optimeerida DOE kaudu ning keevitamise kvaliteeti tuleks hinnata keevitustugevuse ja välimuse järgi.

(7) kehv mähis või halb lamineerimine, vahe diafragma, positiivse plaadi ja negatiivse plaadi vahel on suur ning ioonide impedants on suur.

(8) Aku elektrolüüt ei ole täielikult imbunud positiivsetesse ja negatiivsetesse elektroodidesse ja membraani ning elektrolüüdi konstruktsioonivaru on ebapiisav, mis põhjustab ka aku suure ioonimpedantsi.

(9) Moodustamisprotsess on halb, grafiitanoodi pinna SEI on ebastabiilne, mõjutades aku sisemist takistust.

(10) Muud, nagu kehv pakend, masti kõrvade kehv keevitamine, patarei lekkimine ja kõrge niiskusesisaldus, mõjutavad oluliselt liitiumakude sisemist takistust.

Teiseks materjalid

(1) Anoodi ja anoodi materjalide takistus on suur.

(2) Diafragma materjali mõju. Näiteks diafragma paksus, poorsuse suurus, pooride suurus ja nii edasi. Paksus on seotud sisemise takistusega, seda õhem on sisetakistus, et saavutada kõrge võimsusega laadimine ja tühjendamine. Võimalikult väike teatud mehaanilise tugevuse korral, seda parem on torketugevus, mida paksem on. Diafragma pooride suurus ja pooride suurus on seotud ioonide transpordi takistusega. Kui pooride suurus on liiga väike, suurendab see ioonide impedantsi. Kui pooride suurus on liiga suur, ei pruugi see olla võimeline täielikult eraldama peent positiivset ja negatiivset pulbrit, mis võib kergesti põhjustada lühise või liitiumdendriidi läbistamist.

(3) Elektrolüüdi materjali mõju. Elektrolüüdi ioonjuhtivus ja viskoossus on seotud ioontakistusega. Mida suurem on ioonide ülekandetakistus, seda suurem on aku sisemine takistus ja seda tõsisem on polarisatsioon laadimis- ja tühjendusprotsessis.

(4) Positiivse PVDF materjali mõju. PVDF-i suur osakaal või kõrge molekulmass põhjustab ka liitiumaku suure sisemise takistuse.

(5) Positiivse juhtiva materjali mõju. Samuti on võtmetähtsusega juhtiva aine tüübi valik, näiteks SP, KS, juhtiv grafiit, CNT, grafeen jne, erineva morfoloogia tõttu on liitiumaku juhtivus suhteliselt erinev, väga oluline on valida kõrge juhtivusega ja kasutamiseks sobiv juhtiv aine.

(6) positiivsete ja negatiivsete pooluste kõrvamaterjalide mõju. Pooluse kõrva paksus on õhuke, juhtivus on halb, kasutatud materjali puhtus ei ole kõrge, juhtivus on halb ja aku sisetakistus on kõrge.

(7) vaskfoolium on oksüdeerunud ja halvasti keevitatud ning alumiiniumfooliumi materjalil on halb juhtivus või pinnal on oksiid, mis põhjustab ka aku suure sisemise takistuse.

Pilt

Muud aspektid

(1) Sisetakistuse katseseadme kõrvalekalle. Seadet tuleb regulaarselt kontrollida, et vältida ebatäpsetest mõõtmistulemustest põhjustatud ebatäpseid testitulemusi.

(2) Ebanormaalne aku sisetakistus, mis on põhjustatud valest tööst.

(3) Kehv tootmiskeskkond, näiteks lahtine kontroll tolmu ja niiskuse üle. Töökoja tolm ületab normi, suurendab aku sisemist takistust, süveneb isetühjenemine. Töökoja niiskus on kõrge, mis kahjustab ka liitiumaku jõudlust.