آخرین مرحله در تولید باتری لیتیومی درجه بندی و غربالگری باتری لیتیومی است تا از ثبات ماژول باتری و عملکرد عالی ماژول باتری اطمینان حاصل شود. همانطور که برای همه شناخته شده است، ماژول های متشکل از باتری های با قوام بالا عمر طولانی تری دارند، در حالی که ماژول های با قوام ضعیف به دلیل اثر سطل مستعد شارژ و تخلیه بیش از حد هستند و تضعیف عمر باتری آنها تسریع می شود. به عنوان مثال، ظرفیت های مختلف باتری ممکن است باعث اعماق تخلیه متفاوت هر رشته باتری شود. باتری های با ظرفیت کم و عملکرد ضعیف از قبل به حالت شارژ کامل می رسند. در نتیجه باتری های با ظرفیت زیاد و عملکرد خوب نمی توانند به حالت شارژ کامل برسند. ولتاژ ناهماهنگ باتری باعث می شود هر باتری در یک رشته موازی یکدیگر را شارژ کند. باتری با ولتاژ بالاتر باتری را با ولتاژ کمتری شارژ می کند، که باعث تسریع کاهش عملکرد باتری و مصرف انرژی کل رشته باتری می شود. یک باتری با سرعت خود تخلیه بالا، افت ظرفیت زیادی دارد. نرخ های خود دشارژ متناقض باعث تفاوت در وضعیت شارژ و ولتاژ باتری ها می شود که بر عملکرد رشته های باتری تأثیر می گذارد. و بنابراین این تفاوت های باتری، استفاده طولانی مدت بر عمر کل ماژول تأثیر می گذارد.

تصویر

شکل. 1.OCV- ولتاژ کاری – نمودار ولتاژ پلاریزاسیون

طبقه بندی باتری و غربالگری برای جلوگیری از تخلیه باتری های ناسازگار در همان زمان است. تست مقاومت داخلی باتری و تست خود تخلیه ضروری است. به طور کلی، مقاومت داخلی باتری به مقاومت داخلی اهم و مقاومت داخلی قطبش تقسیم می شود. مقاومت داخلی اهم شامل مواد الکترود، الکترولیت، مقاومت دیافراگم و مقاومت تماس هر قسمت از جمله امپدانس الکترونیکی، امپدانس یونی و امپدانس تماسی است. مقاومت داخلی پلاریزاسیون به مقاومت ناشی از پلاریزاسیون در طول واکنش الکتروشیمیایی، از جمله مقاومت داخلی قطبش الکتروشیمیایی و مقاومت داخلی قطبش غلظت اشاره دارد. مقاومت اهمی باتری توسط رسانایی کل باتری و مقاومت قطبش باتری توسط ضریب انتشار فاز جامد یون لیتیوم در ماده فعال الکترود تعیین می شود. به طور کلی، مقاومت داخلی باتری های لیتیومی از طراحی فرآیند، خود مواد، محیط و سایر جنبه ها جدایی ناپذیر است که در زیر مورد تجزیه و تحلیل و تفسیر قرار خواهد گرفت.

اول، طراحی فرآیند

(1) فرمول‌های الکترود مثبت و منفی دارای مقدار کمی عامل رسانا هستند که منجر به امپدانس انتقال الکترونیکی بزرگ بین ماده و کلکتور می‌شود، یعنی امپدانس الکترونیکی بالا. باتری های لیتیومی سریعتر گرم می شوند. با این حال، این توسط طراحی باتری تعیین می شود، به عنوان مثال، باتری قدرت برای در نظر گرفتن عملکرد سرعت، به نسبت بالاتری از عامل رسانا، مناسب برای شارژ و دشارژ با سرعت زیاد، نیاز دارد. ظرفیت باتری کمی ظرفیت بیشتر است، نسبت مواد مثبت و منفی کمی بالاتر خواهد بود. این تصمیمات در ابتدای طراحی باتری گرفته می شوند و به راحتی قابل تغییر نیستند.

(2) در فرمول الکترود مثبت و منفی بایندر زیادی وجود دارد. بایندر به طور کلی یک ماده پلیمری (PVDF، SBR، CMC و غیره) با عملکرد عایق قوی است. اگر چه نسبت بالاتر بایندر در نسبت اصلی برای بهبود استحکام جداسازی قطب ها مفید است، اما برای مقاومت داخلی مضر است. در طراحی باتری برای هماهنگ کردن رابطه بین بایندر و دوز بایندر، که بر پراکندگی بایندر، یعنی فرآیند آماده‌سازی دوغاب تمرکز می‌کند، تا آنجا که ممکن است برای اطمینان از پراکندگی بایندر.

(3) مواد به طور مساوی پراکنده نشده اند، عامل رسانا به طور کامل پراکنده نشده است و ساختار شبکه رسانای خوبی تشکیل نشده است. همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است، A مورد پراکندگی ضعیف عامل رسانا، و B مورد پراکندگی خوب است. هنگامی که مقدار عامل رسانا یکسان باشد، تغییر فرآیند هم زدن بر پراکندگی عامل رسانا و مقاومت داخلی باتری تأثیر می گذارد.

شکل 2. پراکندگی ضعیف عامل رسانا (A) پراکندگی یکنواخت عامل رسانا (B)

(4) بایندر به طور کامل حل نشده است، و برخی از ذرات میسل وجود دارد، که منجر به مقاومت داخلی بالای باتری می شود. بدون توجه به فرآیند اختلاط خشک، اختلاط نیمه خشک یا اختلاط مرطوب، لازم است که پودر بایندر کاملاً حل شود. ما نمی‌توانیم کارایی را بیش از حد دنبال کنیم و این الزام عینی را نادیده بگیریم که بایندر به زمان معینی برای حل شدن کامل نیاز دارد.

(5) چگالی تراکم الکترود بر مقاومت داخلی باتری تأثیر می گذارد. چگالی فشرده صفحه الکترود کم است و تخلخل بین ذرات داخل صفحه الکترود زیاد است که برای انتقال الکترون مساعد نیست و مقاومت داخلی باتری زیاد است. هنگامی که ورق الکترود بیش از حد فشرده شود، ذرات پودر الکترود ممکن است بیش از حد خرد شوند و مسیر انتقال الکترون پس از خرد شدن طولانی‌تر می‌شود، که برای عملکرد شارژ و دشارژ باتری مناسب نیست. مهم است که چگالی تراکم مناسب را انتخاب کنید.

(6) جوش بد بین لوگ الکترود مثبت و منفی و جمع کننده سیال، جوش مجازی، مقاومت باتری بالا. در حین جوشکاری باید پارامترهای جوشکاری مناسب انتخاب شود و پارامترهای جوشکاری مانند قدرت، دامنه و زمان جوش از طریق DOE بهینه شود و کیفیت جوش بر اساس قدرت و ظاهر جوش مورد قضاوت قرار گیرد.

(7) سیم پیچ ضعیف یا لایه بندی ضعیف، شکاف بین دیافراگم، صفحه مثبت و صفحه منفی بزرگ است و امپدانس یون بزرگ است.

(8) الکترولیت باتری به طور کامل به الکترودهای مثبت و منفی و دیافراگم نفوذ نمی کند و میزان طراحی الکترولیت کافی نیست، که منجر به امپدانس یونی بزرگ باتری نیز می شود.

(9) فرآیند تشکیل ضعیف است، SEI سطح آند گرافیت ناپایدار است و بر مقاومت داخلی باتری تأثیر می گذارد.

(10) موارد دیگر مانند بسته بندی ضعیف، جوش ضعیف گوش های قطب، نشت باتری و رطوبت زیاد، تأثیر زیادی بر مقاومت داخلی باتری های لیتیومی دارند.

دوم، مواد

(1) مقاومت مواد آند و آند زیاد است.

(2) تأثیر مواد دیافراگم. مانند ضخامت دیافراگم، اندازه تخلخل، اندازه منافذ و غیره. ضخامت به مقاومت داخلی مربوط می شود، هر چه مقاومت داخلی نازک تر باشد کوچکتر است، به طوری که شارژ و دشارژ توان بالایی حاصل شود. تا جایی که ممکن است تحت یک استحکام مکانیکی خاص، هر چه قدرت سوراخ شدن ضخیم تر باشد، بهتر است. اندازه منافذ و اندازه منافذ دیافراگم به امپدانس انتقال یون مربوط می شود. اگر اندازه منافذ خیلی کوچک باشد، امپدانس یون را افزایش می دهد. اگر اندازه منافذ خیلی بزرگ باشد، ممکن است نتواند پودر ریز مثبت و منفی را کاملاً جدا کند، که به راحتی منجر به اتصال کوتاه یا سوراخ شدن توسط دندریت لیتیوم می شود.

(3) تأثیر مواد الکترولیت. رسانایی یونی و ویسکوزیته الکترولیت به امپدانس یونی مربوط می شود. هر چه امپدانس انتقال یونی بیشتر باشد، مقاومت داخلی باتری بیشتر می شود و قطبش در فرآیند شارژ و دشارژ جدی تر است.

(4) تأثیر مواد PVDF مثبت. نسبت بالای PVDF یا وزن مولکولی بالا نیز منجر به مقاومت داخلی بالای باتری لیتیومی می شود.

(5) تأثیر مواد رسانای مثبت. انتخاب نوع عامل رسانا نیز کلیدی است، مانند SP، KS، گرافیت رسانا، CNT، گرافن و غیره، با توجه به مورفولوژی متفاوت، عملکرد رسانایی باتری لیتیومی نسبتاً متفاوت است، انتخاب بسیار مهم است. عامل رسانا با رسانایی بالا و مناسب برای استفاده.

(6) تأثیر مواد گوش قطب مثبت و منفی. ضخامت گوش قطب نازک است، رسانایی ضعیف است، خلوص مواد مورد استفاده زیاد نیست، رسانایی ضعیف است و مقاومت داخلی باتری بالا است.

(7) فویل مس اکسید شده و بد جوش داده شده است و مواد فویل آلومینیومی دارای رسانایی ضعیف یا اکسید روی سطح است که همچنین منجر به مقاومت داخلی بالای باتری می شود.

تصویر

جنبه های دیگر

(1) انحراف ابزار تست مقاومت داخلی. ابزار باید به طور منظم بررسی شود تا از نتایج آزمایش نادرست ناشی از ابزار نادرست جلوگیری شود.

(2) مقاومت داخلی باتری غیرعادی ناشی از عملکرد نامناسب.

(3) محیط تولید ضعیف، مانند کنترل ضعیف گرد و غبار و رطوبت. گرد و غبار کارگاه از استاندارد فراتر می رود، منجر به افزایش مقاومت داخلی باتری، تشدید خود تخلیه می شود. رطوبت کارگاه بالا است، همچنین برای عملکرد باتری لیتیوم مضر خواهد بود.