Литий батареясын өндірудегі соңғы қадам батарея модулінің үйлесімділігін және батарея модулінің тамаша өнімділігін қамтамасыз ету үшін литий батареясын сұрыптау және экрандау болып табылады. Барлығына белгілі, жоғары консистенциясы бар батареялардан тұратын модульдердің қызмет ету мерзімі ұзағырақ болады, ал консистенциясы нашар модульдер шелек әсеріне байланысты шамадан тыс зарядтауға және шамадан тыс зарядсыздануға бейім және батареяның қызмет ету мерзімінің әлсіреуі тездетіледі. Мысалы, батареяның әртүрлі сыйымдылығы әр батарея жолының әр түрлі разряд тереңдігін тудыруы мүмкін. Сыйымдылығы аз және өнімділігі төмен батареялар толық зарядтау күйіне алдын ала жетеді. Нәтижесінде үлкен сыйымдылығы және жақсы өнімділігі бар батареялар толық зарядтау күйіне жете алмайды. Сәйкес келмейтін батарея кернеулері параллель жолдағы әрбір батареяның бір-бірін зарядтауына әкеледі. Кернеуі жоғары аккумулятор батареяны төменгі кернеумен зарядтайды, бұл батарея өнімділігінің төмендеуін тездетеді және батареяның бүкіл желісінің энергиясын тұтынады. Өздігінен зарядсыздану жылдамдығы жоғары аккумулятор үлкен сыйымдылықты жоғалтады. Тұрақты емес өздігінен разрядтау жылдамдығы батареялардың зарядталған күйі мен кернеуіндегі айырмашылықтарды тудырады, бұл батарея тізбектерінің өнімділігіне әсер етеді. Осылайша, батареяның бұл айырмашылықтары, ұзақ мерзімді пайдалану бүкіл модульдің қызмет ету мерзіміне әсер етеді.

Сурет

ІНЖІР. 1.OCV- жұмыс кернеуі – поляризация кернеуінің диаграммасы

Батареяның жіктелуі және скринингі бір уақытта сәйкес келмейтін батареялардың зарядсыздануын болдырмау болып табылады. Батареяның ішкі кедергісі мен өздігінен зарядсыздану сынағы міндетті болып табылады. Жалпы айтқанда, аккумулятордың ішкі кедергісі ом ішкі кедергісі және поляризацияның ішкі кедергісі болып бөлінеді. Ом ішкі кедергісі электрод материалынан, электролиттен, диафрагма кедергісінен және әрбір бөліктің жанасу кедергісінен, соның ішінде электрондық кедергіден, иондық кедергіден және түйіспелі кедергіден тұрады. Поляризацияның ішкі кедергісі электрохимиялық реакция кезінде поляризациядан туындаған кедергіні білдіреді, оның ішінде электрохимиялық поляризацияның ішкі кедергісі және концентрацияның поляризациясының ішкі кедергісі. Аккумулятордың омдық кедергісі аккумулятордың жалпы өткізгіштігімен, ал батареяның поляризациялық кедергісі электродтың белсенді материалындағы литий ионының қатты фазалық диффузия коэффициентімен анықталады. Жалпы алғанда, литий батареяларының ішкі кедергісі технологиялық дизайннан, материалдың өзінен, қоршаған ортадан және төменде талданатын және түсіндірілетін басқа аспектілерден бөлінбейді.

Біріншіден, процесті жобалау

(1) Оң және теріс электродты құрамдарда өткізгіш агенттің төмен мөлшері бар, нәтижесінде материал мен коллектор арасындағы үлкен электрондық беріліс кедергісі, яғни жоғары электрондық кедергі. Литий батареялары тезірек қызады. Дегенмен, бұл батареяның дизайнымен анықталады, мысалы, қуат батареясының жылдамдығы өнімділігін ескере отырып, ол үлкен жылдамдықты зарядтау және разряд үшін қолайлы өткізгіш агенттің жоғары үлесін қажет етеді. Сыйымдылығы батарея сыйымдылығы сәл жоғары, оң және теріс материал пропорциясы сәл жоғары болады. Бұл шешімдер батарея дизайнының басында қабылданады және оларды оңай өзгерту мүмкін емес.

(2) оң және теріс электрод формуласында байланыстырғыш тым көп. Тұтқыр негізінен күшті оқшаулау қасиеті бар полимерлі материал (PVDF, SBR, CMC және т.б.). Бастапқы қатынаста байланыстырғыштың жоғары үлесі полюстердің аршу беріктігін жақсарту үшін пайдалы болғанымен, ішкі кедергіге тиімсіз. Батарея дизайнында байланыстырғыш пен байланыстырғыш доза арасындағы байланысты үйлестіру керек, ол байланыстырғыштың дисперсиясына, яғни байланыстырғыштың дисперсиясын қамтамасыз ету үшін мүмкіндігінше суспензия дайындау процесіне бағытталған.

(3) Ингредиенттер біркелкі дисперсті емес, өткізгіш агент толық дисперсті емес және жақсы өткізгіш желі құрылымы қалыптаспаған. 2-суретте көрсетілгендей, А – өткізгіш агенттің нашар дисперсиясы, ал В – жақсы дисперсия. Өткізгіш заттың мөлшері бірдей болғанда, араластыру процесінің өзгеруі өткізгіш агенттің дисперсиясына және батареяның ішкі кедергісіне әсер етеді.

Сурет 2. Өткізгіш заттың нашар дисперсиясы (A) Өткізгіш агенттің біркелкі дисперсиясы (B)

(4) Тұтқыр толығымен еріген жоқ және кейбір мицелла бөлшектері бар, нәтижесінде батареяның ішкі кедергісі жоғары болады. Құрғақ араластыруға, жартылай құрғақ араластыруға немесе дымқыл араластыруға қарамастан, байланыстырғыш ұнтақ толығымен еріген болуы керек. Біз тиімділікке тым көп ұмтыла алмаймыз және байланыстырғыштың толық еруі үшін белгілі бір уақыт қажет деген объективті талапты елемейміз.

(5) Электродты тығыздау тығыздығы батареяның ішкі кедергісіне әсер етеді. Электрод пластинасының ықшам тығыздығы аз, ал электрод пластинасының ішіндегі бөлшектер арасындағы кеуектілік жоғары, бұл электрондардың өтуіне қолайлы емес, аккумулятордың ішкі кедергісі жоғары. Электрод парағы тым көп нығыздалған кезде, электрод ұнтағының бөлшектері шамадан тыс жаншылып кетуі мүмкін және ұсақтаудан кейін электронды тасымалдау жолы ұзарады, бұл аккумулятордың зарядталуы мен разрядының жұмысына әсер етпейді. Тиісті тығыздау тығыздығын таңдау маңызды.

(6) Оң және теріс электрод құлақшасы мен сұйықтық жинағыш арасындағы нашар дәнекерлеу, виртуалды дәнекерлеу, батареяның жоғары кедергісі. Дәнекерлеу кезінде сәйкес дәнекерлеу параметрлерін таңдау керек және дәнекерлеу қуаты, амплитудасы және уақыты сияқты дәнекерлеу параметрлерін DOE арқылы оңтайландыру керек, ал дәнекерлеудің сапасын дәнекерлеу күші мен сыртқы түрі бойынша бағалау керек.

(7) нашар орам немесе нашар ламинация, диафрагма, оң пластина және теріс пластина арасындағы алшақтық үлкен және иондық кедергі үлкен.

(8) Аккумулятор электролиті оң және теріс электродтар мен диафрагмаға толығымен инфильтрацияланбаған, ал электролиттің жобалық рұқсаты жеткіліксіз, бұл батареяның үлкен иондық кедергісіне әкеледі.

(9) Қалыптасу процесі нашар, графит анодының беті SEI тұрақсыз, батареяның ішкі кедергісіне әсер етеді.

(10) Нашар қаптама, полюс құлақтарының нашар дәнекерленуі, батареяның ағуы және жоғары ылғалдылық сияқты басқалары литий батареяларының ішкі кедергісіне үлкен әсер етеді.

Екіншіден, материалдар

(1) Анод пен анод материалдарының кедергісі үлкен.

(2) Диафрагма материалының әсері. Мысалы, диафрагма қалыңдығы, кеуектілік өлшемі, кеуек өлшемі және т.б. Қалыңдығы ішкі кедергіге байланысты, неғұрлым жұқа болса, ішкі қарсылық кішірек болады, осылайша жоғары қуат заряды мен разрядына қол жеткізуге болады. Белгілі бір механикалық беріктік жағдайында мүмкіндігінше аз болса, тесу күші неғұрлым қалың болса, соғұрлым жақсы. Диафрагманың кеуек өлшемі мен кеуек өлшемі иондарды тасымалдау кедергісіне байланысты. Егер кеуек өлшемі тым кішкентай болса, ол иондық кедергіні арттырады. Егер тесік мөлшері тым үлкен болса, ол жұқа оң және теріс ұнтақты толығымен оқшаулай алмауы мүмкін, бұл қысқа тұйықталуға оңай әкеледі немесе литий дендритімен тесіп кетеді.

(3) Электролиттік материалдың әсері. Электролиттің иондық өткізгіштігі мен тұтқырлығы иондық кедергіге байланысты. Иондық тасымалдау кедергісі неғұрлым үлкен болса, батареяның ішкі кедергісі соғұрлым жоғары болады және зарядтау және разрядтау процесіндегі поляризация соғұрлым маңызды болады.

(4) Оң PVDF материалының әсері. PVDF немесе жоғары молекулалық салмақтың жоғары үлесі де литий батареясының жоғары ішкі кедергісіне әкеледі.

(5) Оң өткізгіш материалдың әсері. Өткізгіш агент түрін таңдау да маңызды, мысалы, SP, KS, өткізгіш графит, CNT, графен және т.б., әртүрлі морфологияға байланысты, литий батареясының өткізгіштік өнімділігі салыстырмалы түрде ерекшеленеді, таңдау өте маңызды. жоғары өткізгіштігі бар және қолдануға жарамды өткізгіш агент.

(6) оң және теріс полюсті құлақ материалдарының әсері. Полюс құлақшасының қалыңдығы жұқа, өткізгіштігі нашар, қолданылатын материалдың тазалығы жоғары емес, өткізгіштігі нашар, батареяның ішкі кедергісі жоғары.

(7) мыс фольга тотыққан және нашар дәнекерленген, ал алюминий фольга материалының бетінде нашар өткізгіштігі немесе оксиді бар, бұл да батареяның жоғары ішкі кедергісіне әкеледі.

Сурет

Басқа аспектілер

(1) Ішкі кедергіні тексеру құралының ауытқуы. Дәл емес құралдан туындаған қате сынақ нәтижелерін болдырмау үшін құралды жүйелі түрде тексеріп отыру керек.

(2) Дұрыс жұмыс істемеу салдарынан туындаған қалыпты емес батареяның ішкі кедергісі.

(3) Шаң мен ылғалды бақылаудың нашарлауы сияқты нашар өндірістік орта. Цех шаңы нормадан асып түседі, аккумулятордың ішкі кедергісінің жоғарылауына, өздігінен разрядының күшеюіне әкеледі. Цех ылғалдылығы жоғары, ол литий батареясының жұмысына да зиян тигізеді.