리튬 배터리 생산의 마지막 단계는 배터리 모듈의 일관성과 배터리 모듈의 우수한 성능을 보장하기 위해 리튬 배터리를 등급화하고 선별하는 것입니다. 모두가 알고 있는 바와 같이 일관성이 높은 배터리로 구성된 모듈은 수명이 길고 일관성이 낮은 모듈은 버킷 효과로 인해 과충전 및 과방전되기 쉽고 배터리 수명 감쇠가 가속화됩니다. 예를 들어, 배터리 용량이 다르면 각 배터리 스트링의 방전 깊이가 다를 수 있습니다. 용량이 작고 성능이 좋지 않은 배터리는 미리 완전 충전 상태에 도달합니다. 결과적으로 대용량 및 우수한 성능의 배터리는 완전 충전 상태에 도달할 수 없습니다. 배터리 전압이 일정하지 않으면 병렬 스트링의 각 배터리가 서로 충전됩니다. 더 높은 전압의 배터리는 더 낮은 전압으로 배터리를 충전하므로 배터리 성능 저하가 가속화되고 전체 배터리 스트링의 에너지가 소모됩니다. 자기방전율이 높은 전지는 용량 손실이 크다. 일관되지 않은 자가 방전율은 배터리의 충전 상태와 전압에 차이를 일으켜 배터리 스트링의 성능에 영향을 미칩니다. 따라서 이러한 배터리 차이, 장기간 사용은 전체 모듈의 수명에 영향을 미칩니다.

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무화과. 1.OCV- 작동 전압 – 분극 전압 다이어그램

배터리 분류 및 선별은 불일치 배터리가 동시에 방전되는 것을 방지하기 위한 것입니다. 배터리 내부 저항 및 자체 방전 테스트는 필수입니다. 일반적으로 배터리 내부 저항은 옴 내부 저항과 분극 내부 저항으로 나뉩니다. 옴 내부 저항은 전극 재료, 전해질, 격막 저항 및 각 부품의 접촉 저항으로 구성되며 전자 임피던스, 이온 임피던스 및 접촉 임피던스를 포함합니다. 분극 내부 저항은 전기화학적 분극 내부 저항과 농도 분극 내부 저항을 포함하여 전기화학 반응 중 분극에 의해 발생하는 저항을 말합니다. 전지의 오믹 저항은 전지의 전체 전도도에 의해 결정되고, 전지의 분극 저항은 전극 활물질 내 리튬 이온의 고상 확산 계수에 의해 결정된다. 일반적으로 리튬 배터리의 내부 저항은 공정 설계, 재료 자체, 환경 및 기타 측면과 분리할 수 없으며 아래에서 분석하고 해석합니다.

첫째, 프로세스 설계

(1) 양극 및 음극 제제는 도전제의 함량이 낮아 재료와 집전체 사이의 큰 전자 전송 임피던스, 즉 높은 전자 임피던스를 초래합니다. 리튬 배터리는 더 빨리 가열됩니다. 그러나 이것은 배터리의 설계에 의해 결정됩니다. 예를 들어, 전원 배터리는 레이트 성능을 고려하며, 높은 비율의 충전 및 방전에 적합한 더 높은 비율의 도전제를 필요로 합니다. 용량 배터리는 용량이 조금 더 많으며 양극 및 음극 재료 비율이 약간 높아집니다. 이러한 결정은 배터리 설계 초기에 이루어지며 쉽게 변경할 수 없습니다.

(2) 양극 및 음극 공식에 바인더가 너무 많습니다. 바인더는 일반적으로 절연 성능이 강한 고분자 재료(PVDF, SBR, CMC 등)입니다. 원래 비율에서 바인더의 비율이 높을수록 극의 박리강도 향상에는 유리하지만 내부저항에는 불리하다. 배터리 설계에서 바인더의 분산을 보장하기 위해 가능한 한 바인더의 분산, 즉 슬러리 준비 과정에 초점을 맞출 바인더와 바인더 투여량 사이의 관계를 조정합니다.

(3) 성분이 고르게 분산되지 않고, 도전제가 완전히 분산되지 않고, 양호한 전도성 네트워크 구조가 형성되지 않는다. 도 2에 도시된 바와 같이, A는 도전제의 분산이 불량한 경우이고, B는 분산이 양호한 경우이다. 도전제의 양이 같을 때, 교반 과정의 변화는 도전제의 분산과 전지의 내부 저항에 영향을 미칠 것입니다.

그림 2. 도전제의 분산 불량 (A) 도전제의 균일 분산 (B)

(4) 바인더가 완전히 용해되지 않고 일부 미셀 입자가 존재하여 전지의 내부저항이 높다. 건식 혼합, 반건식 혼합 또는 습식 혼합 공정에 관계없이 바인더 분말이 완전히 용해되어야 합니다. 우리는 효율성을 너무 추구하고 바인더가 완전히 용해되기까지 일정 시간이 필요하다는 객관적인 요구 사항을 무시할 수 없습니다.

(5) 전극 압축 밀도는 배터리의 내부 저항에 영향을 미칩니다. 전극판의 조밀한 밀도가 작고 전극판 내부의 입자 사이의 다공성이 높아 전자의 전달에 도움이 되지 않으며 배터리의 내부 저항이 높습니다. 전극 시트를 너무 많이 압축하면 전극 분말 입자가 과밀화될 수 있고, 파쇄 후 전자 전달 경로가 길어져 전지의 충방전 성능에 도움이 되지 않는다. 올바른 다짐 밀도를 선택하는 것이 중요합니다.

(6) 양극 및 음극 러그와 유체 수집기 사이의 용접 불량, 가상 용접, 높은 배터리 저항. 용접 시 적절한 용접 파라미터를 선택해야 하며, 용접 파워, 진폭, 시간 등의 용접 파라미터는 DOE를 통해 최적화되어야 하며, 용접 품질은 용접 강도와 외관으로 판단해야 합니다.

(7) 권선 불량 또는 적층 불량, 다이어프램, 양극판 및 음극판 사이의 간격이 크고 이온 임피던스가 큽니다.

(8) 배터리 전해질이 양극 및 음극 및 격막에 완전히 침투하지 않고 전해질 설계 여유가 충분하지 않아 배터리의 이온 임피던스가 커집니다.

(9) 형성 과정이 불량하고 흑연 양극 표면 SEI가 불안정하여 배터리의 내부 저항에 영향을 미칩니다.

(10) 포장 불량, 극 귀의 용접 불량, 배터리 누출 및 높은 수분 함량과 같은 기타는 리튬 배터리의 내부 저항에 큰 영향을 미칩니다.

둘째, 재료

(1) 양극 및 음극 재료의 저항이 크다.

(2) 다이어프램 재료의 영향. 다이어프램 두께, 다공성 크기, 기공 크기 등과 같은. 두께는 내부 저항과 관련이 있으며 내부 저항이 얇을수록 더 작아져 고전력 충방전을 달성합니다. 특정 기계적 강도에서 가능한 한 작을수록 펑크 강도가 두꺼울수록 좋습니다. 다이어프램의 pore 크기와 pore 크기는 이온 수송의 임피던스와 관련이 있습니다. 기공 크기가 너무 작으면 이온 임피던스가 증가합니다. 기공 크기가 너무 크면 미세한 양극 및 음극 분말을 완전히 분리하지 못할 수 있으며, 이는 단락을 일으키거나 리튬 덴드라이트에 의해 관통되기 쉽습니다.

(3) 전해질 물질의 영향. 전해질의 이온 전도도와 점도는 이온 임피던스와 관련이 있습니다. 이온 전달 임피던스가 클수록 배터리의 내부 저항이 커지고 충방전 과정에서 분극이 심각해집니다.

(4) 포지티브 PVDF 재료의 영향. PVDF 또는 고분자량의 높은 비율은 또한 리튬 배터리의 높은 내부 저항으로 이어질 것입니다.

(5) 양극 전도성 물질의 영향. SP, KS, 전도성 흑연, CNT, 그래 핀 등과 같은 도전제의 유형 선택도 중요합니다. 다른 형태로 인해 리튬 배터리의 전도성 성능이 상대적으로 다르므로 선택하는 것이 매우 중요합니다. 전도성이 높고 사용하기에 적합한 도전제.

(6) 양극 및 음극 귀 재료의 영향. 극 귀의 두께가 얇고 전도도가 낮고 사용 된 재료의 순도가 높지 않고 전도도가 낮고 배터리의 내부 저항이 높습니다.

(7) 동박은 산화 및 용접이 불량하고 알루미늄 호일 재료는 표면의 전도성 또는 산화물이 불량하여 배터리의 높은 내부 저항을 초래합니다.

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기타 측면

(1) 내부 저항 시험기 편차. 부정확한 기기로 인한 부정확한 테스트 결과를 방지하기 위해 기기를 정기적으로 점검해야 합니다.

(2) 부적절한 작동으로 인한 비정상적인 배터리 내부 저항.

(3) 먼지 및 습기의 느슨한 제어와 같은 열악한 생산 환경. 작업장 먼지가 표준을 초과하면 배터리의 내부 저항이 증가하고 자체 방전이 악화됩니다. 작업장 수분이 높으면 리튬 배터리 성능도 저하됩니다.