Mat der Notzung vu Lithium-Batterien geet d’Batterieleistung weider, haaptsächlech als Kapazitéitverfall, intern Resistenzerhéijung, Kraaftfall, asw. Dofir sinn d’Faktoren, déi d’intern Resistenz vun der Batterie beaflossen, a punkto Batteriestrukturdesign, Rohmaterialleistung, Fabrikatiounsprozess a Gebrauchsbedingunge beschriwwen.

Resistenz ass d’Resistenz déi d’Lithium Batterie kritt wann de Stroum an der Batterie fléisst wann se funktionnéiert. Allgemeng ass d’intern Resistenz vu Lithium Batterien an ohm intern Resistenz a Polariséierungsintern Resistenz opgedeelt. Déi ohm intern Resistenz besteet aus Elektrodenmaterial, Elektrolyt, Membranresistenz an de Kontaktresistenz vun all Deel. Polariséierung intern Resistenz bezitt sech op d’Resistenz verursaacht duerch Polariséierung wärend der elektrochemescher Reaktioun, inklusiv elektrochemesch Polariséierung intern Resistenz a Konzentratioun Polariséierung intern Resistenz. Déi ohm intern Resistenz vun der Batterie gëtt vun der Gesamtkonduktivitéit vun der Batterie festgeluegt, an d’Polariséierungsintern Resistenz vun der Batterie gëtt duerch de Festphase Diffusiounskoeffizient vu Lithiumionen am Elektrodenaktivem Material bestëmmt.

Ohm Resistenz

Déi ohm Resistenz ass haaptsächlech an dräi Deeler opgedeelt, een ass ionesch Impedanz, déi aner ass elektronesch Impedanz, an déi drëtt ass Kontaktimpedanz. Mir hoffen datt d’intern Resistenz vun der Lithium Batterie esou kleng wéi méiglech ass, also musse mir spezifesch Moossnamen huelen fir d’ohmesch intern Resistenz fir dës dräi Elementer ze reduzéieren.

Ionimpedanz

Lithium Batterie Ion Resistenz bezitt sech op d’Resistenz géint d’Transmissioun vu Lithium Ionen bannent der Batterie. An enger Lithium Batterie spillen d’Lithium Ion Migratiounsgeschwindegkeet an d’Elektronenleitungsgeschwindegkeet eng gläich wichteg Roll, an d’Ionresistenz gëtt haaptsächlech vun de positiven an negativen Elektrodenmaterialien, dem Separator an dem Elektrolyt beaflosst. Fir d’Ionimpedanz ze reduzéieren, musst Dir déi folgend maachen:

Vergewëssert Iech datt déi positiv an negativ Materialien an Elektrolyt gutt befeuchtbar sinn

Et ass noutwendeg eng passend Verdichtungsdicht ze wielen beim Design vum Polstéck. Wann d’Verdichtungsdicht ze grouss ass, ass den Elektrolyt net einfach ze infiltréieren, wat d’Ionresistenz erhéicht. Fir d’negativ Pole Stéck, wann der SEI Film geformt op der Uewerfläch vun der aktiv Material während der éischter charge an Offlossquantitéit ze décke ass, wäert et och d’Ion Resistenz Erhéijung. Zu dëser Zäit ass et néideg de Formatiounsprozess vun der Batterie unzepassen fir et ze léisen.

Afloss vun electrolyte

Den Elektrolyt muss déi entspriechend Konzentratioun, Viskositéit a Konduktivitéit hunn. Wann d’Viskositéit vum Elektrolyt ze héich ass, ass et net förderlech fir d’Infiltratioun tëscht dem Elektrolyt an den aktive Materialien vun de positiven an negativen Elektroden. Zur selwechter Zäit brauch den Elektrolyt och eng niddreg Konzentratioun, ze héich Konzentratioun ass och net förderlech fir säi Flow an d’Infiltratioun. D’Konduktivitéit vum Elektrolyt ass de wichtegste Faktor deen d’Ionresistenz beaflosst, wat d’Migratioun vun Ionen bestëmmt.

Afloss vun Diaphragma op Ion Resistenz

Déi Haaptaflossfaktoren vun der Membran op d’Ionresistenz sinn: Elektrolytverdeelung an der Membran, Membranberäich, Dicke, Poregréisst, Porositéit a Tortuositéitskoeffizient. Fir Keramik-Membranen ass et och noutwendeg fir Keramikpartikelen ze verhënneren datt d’Poren vun der Membran blockéieren, wat net fir d’Passage vun Ionen fördert. Wärend sécherzestellen datt den Elektrolyt voll an d’Membran infiltréiert ass, sollt et keng iwwerschësseg Elektrolyt bleiwen, wat d’Effizienz vum Elektrolyt reduzéiert.

Elektronesch Impedanz

Et gi vill Aflossfaktoren vun der elektronescher Impedanz, déi aus Aspekter wéi Materialien a Prozesser kënne verbessert ginn.

Positiv an negativ Placke

D’Haaptfaktoren, déi d’elektronesch Impedanz vun de positiven an negativen Placken beaflossen, sinn: de Kontakt tëscht dem aktive Material an dem Stroumkollektor, d’Faktore vum aktive Material selwer an d’Parameter vun der Plack. Déi aktiv Material soll a voller Kontakt mat der aktueller Sammelstécker Uewerfläch sinn, déi aus der aktueller Sammelstécker Kupferfolie, Aluminiumfolie Basismaterial, an der Adhäsioun vun der positiv an negativ Elektroden Paste considéréiert ginn. D’Porositéit vum liewegen Material selwer, d’Nieweprodukter op der Uewerfläch vun de Partikelen, an d’ongläiche Vermëschung mam konduktiven Agent, etc., wäerten d’elektronesch Impedanz änneren. Polarplackparameter wéi d’Dicht vun der lieweger Matière ass ze kleng, de Spalt tëscht de Partikelen ass ze grouss, wat net fir d’Elektronenleitung fördert.

Membre

D’Haaptfaktoren, déi d’elektronesch Impedanz vun der Membran beaflossen, sinn: Diaphragmadicke, Porositéit an Nebenprodukter am Lade- an Entladungsprozess. Déi éischt zwee sinn einfach ze verstoen. Nodeems d’Batterie ofgebaut ass, gëtt dacks op der Separator eng déck Schicht vu brong Material fonnt, dorënner d’Graphit-negativ Elektrode a seng Reaktiouns-Nieweprodukter, déi d’Membranporen blockéieren an d’Liewensdauer vun der Batterie reduzéieren.

Aktuelle Sammler Substrat

D’Material, d’Dicke, d’Breet vum aktuellen Sammler an de Grad vum Kontakt mat de Tabs beaflossen all d’elektronesch Impedanz. Den aktuelle Sammler muss e Substrat wielen deen net oxidéiert a passivéiert gouf, soss wäert et d’Impedanz beaflossen. Schlecht Schweißen tëscht Kupfer an Aluminiumfolie an Tabs beaflossen och d’elektronesch Impedanz.

Kontakt Widderstänn

D’Kontaktresistenz gëtt tëscht dem Kontakt tëscht der Kupfer an der Aluminiumfolie an dem aktive Material geformt, an d’Opmierksamkeet muss op d’Adhäsioun vun de positiven an negativen Elektrodenpaste bezuelt ginn.

Polariséiert intern Resistenz

Wann de Stroum duerch d’Elektroden passéiert, gëtt d’Phänomen datt d’Elektrodepotenzial vum Gläichgewiichtelektrodepotenzial ofwäit, Elektrodepolariséierung genannt. Polariséierung enthält ohmesch Polariséierung, elektrochemesch Polariséierung a Konzentratiounspolariséierung. Polariséierungsresistenz bezitt sech op déi intern Resistenz verursaacht duerch d’Polariséierung vun der positiver Elektrode an der negativer Elektrode vun der Batterie wärend der elektrochemescher Reaktioun. Et kann d’intern Konsistenz vun der Batterie reflektéieren, awer et ass net gëeegent fir d’Produktioun wéinst dem Afloss vun der Operatioun an der Method. Déi intern Polariséierungsresistenz ass net konstant, an et ännert sech mat der Zäit wärend dem Oplued- an Entladungsprozess. Dëst ass well d’Zesummesetzung vum aktive Material, d’Konzentratioun an d’Temperatur vum Elektrolyt dauernd änneren. Déi ohm intern Resistenz befollegt dem Ohms Gesetz, an d’Polariséierungsintern Resistenz erhéicht mat der Erhéijung vun der aktueller Dicht, awer et ass keng linear Relatioun. Et erhéicht dacks linear wéi de Logarithmus vun der aktueller Dicht eropgeet.

Strukturell Design Afloss

Am Batterie Struktur Design, Nieft der Nieten a Schweißen vun der Batterie Struktur selwer, der Zuel, Gréisst, a Plaz vun der Batterie Tabs direkt Afloss op d’intern Resistenz vun der Batterie. Zu engem gewësse Mooss, d’Erhéijung vun der Zuel vun de Tabs kann effektiv d’intern Resistenz vun der Batterie reduzéieren. D’Positioun vun den Tabs beaflosst och d’intern Resistenz vun der Batterie. Déi intern Resistenz vun der gewonn Batterie mat der Tab Positioun um Kapp vun de positiven an negativ Pole Stécker ass déi gréisste. Am Verglach mat der gewonn Batterie ass déi laminéiert Batterie gläich Dosende vu klenge Batterien parallel. , Seng intern Resistenz ass méi kleng.

Matière première Leeschtung Impakt

Positiv an negativ aktiv Material

Bei Lithiumbatterien ass dat positiv Elektrodenmaterial d’Lithiumspäichersäit, wat méi d’Leeschtung vun der Lithiumbatterie bestëmmt. De positiven Elektrodenmaterial verbessert haaptsächlech d’elektronesch Konduktivitéit tëscht Partikelen duerch Beschichtung an Doping. Zum Beispill, Doping mat Ni verbessert d’Stäerkt vun der PO-Bindung, stabiliséiert d’Struktur vu LiFePO4 / C, optiméiert d’Zellvolumen a kann effektiv d’Laaschttransferresistenz vum positiven Elektrodenmaterial reduzéieren. Déi bedeitend Erhéijung vun der Aktivéierungspolariséierung, besonnesch d’Aktivéierungspolariséierung vun der negativer Elektrode, ass den Haaptgrond fir déi seriös Polariséierung. D’Reduktioun vun der Partikelgréisst vun der negativer Elektrode kann effektiv d’aktiv Polariséierung vun der negativer Elektrode reduzéieren. Wann déi zolidd Phase Partikelgréisst vun der negativer Elektrode ëm d’Halschent reduzéiert gëtt, kann d’aktiv Polariséierung ëm 45% reduzéiert ginn. Dofir, wat d’Batterie Design ugeet, ass d’Fuerschung iwwer d’Verbesserung vun de positiven an negativen Materialien selwer och onverzichtbar.

Conductive Agent

Graphit a Kueleschwarz gi wäit am Beräich vu Lithium Batterien benotzt wéinst hire gudde Properties. Am Verglach mat graphite-baséiert Leitungsmëttel, huet d’positiv Elektrode mat Kuelestoff-schwarz-baséiert konduktiven Agent besser Batterie Taux Leeschtung, well graphite-baséiert Leitungsmëttel eng flaky Partikel Morphologie huet, déi eng grouss Erhéijung vun Pore tortuosity bei engem groussen Taux verursaacht, an Li Liquid Phase Diffusioun ass einfach ze geschéien De Phänomen datt de Prozess d’Entladungskapazitéit limitéiert. D’Batterie mat CNTs bäigefüügt huet manner intern Resistenz, well am Verglach zum Punktkontakt tëscht Grafit / Kuelestoffschwaarz an dem aktive Material sinn d’fibrous Kuelestoff Nanotubes an der Linn Kontakt mat dem aktive Material, wat d’Interfaceimpedanz vun der Batterie reduzéiere kann.

Aktuelle Sammler

D’Reduktioun vun der Interfaceresistenz tëscht dem aktuellen Sammler an dem aktive Material an d’Verbesserung vun der Bindungsstäerkt tëscht deenen zwee si wichteg Mëttelen fir d’Performance vu Lithium Batterien ze verbesseren. Beschichtung vun enger konduktiver Kuelestoffbeschichtung op der Uewerfläch vun der Aluminiumfolie a Coronabehandlung op der Aluminiumfolie kann effektiv d’Interfaceimpedanz vun der Batterie reduzéieren. Am Verglach mat gewéinlechen Aluminiumfolie kann d’Benotzung vu Kuelestoff-beschichtete Aluminiumfolie d’intern Resistenz vun der Batterie ëm ongeféier 65% reduzéieren, a kann d’Erhéijung vun der interner Resistenz vun der Batterie beim Gebrauch reduzéieren. D’AC intern Resistenz vu Corona behandelt Aluminiumfolie kann ëm ongeféier 20% reduzéiert ginn. Am allgemeng benotzt 20% ~ 90% SOC Gamme, ass de globale DC intern Resistenz relativ kleng an d’Erhéijung ass graduell méi kleng wéi d’Déift vun Offlossquantitéit erop.

Membre

D’Ioneleitung an der Batterie hänkt vun der Diffusioun vu Li-Ionen am Elektrolyt duerch d’porös Membran of. D’Flëssegkeetsabsorptioun an d’Befeuchtungsfäegkeet vun der Membran ass de Schlëssel fir e gudden Ioneflosskanal ze bilden. Wann d’Membran e méi héije Flëssegkeetsabsorptiounsquote a poröse Struktur huet, kann et verbessert ginn. Konduktivitéit reduzéiert d’Batterieimpedanz a verbessert d’Batterierate Leeschtung. Am Verglach mat gewéinleche Basismembranen, Keramik-Membranen a Gummi-Beschichtete Membranen kënnen net nëmmen d’Héichtemperatur-Schrumpfresistenz vun der Membran staark verbesseren, awer och d’Flëssegkeetsabsorptioun an d’Befeuchtungsfäegkeet vun der Membran verbesseren. D’Zousatz vun SiO2 Keramik Beschichtung op der PP Membran kann d’Membran flësseg absorbéieren. De Volume erhéicht ëm 17%. Beschichtung 1μm PVDF-HFP op der PP / PE Komposit Membran, d’Flëssegkeetsabsorptiounsquote vun der Membran gëtt vu 70% op 82% erhéicht, an d’intern Resistenz vun der Zell gëtt ëm méi wéi 20% reduzéiert.

Vun den Aspekter vum Fabrikatiounsprozess a Gebrauchsbedingunge sinn d’Faktoren déi intern Resistenz vun der Batterie beaflossen haaptsächlech:

Prozess Faktoren Afloss

Pulpéieren

D’Uniformitéit vun der Schlammdispersioun während der Vermëschung beaflosst ob de konduktiven Agent gläichméisseg am aktive Material an enke Kontakt mat him verdeelt ka ginn, wat mat der interner Resistenz vun der Batterie verbonnen ass. Duerch d’Erhéijung vun der High-Speed-Dispersioun kann d’Uniformitéit vun der Schlammdispersioun verbessert ginn, an d’intern Resistenz vun der Batterie wäert méi kleng sinn. Andeems Dir e Surfaktant derbäi kënnt, kann d’Uniformitéit vun der Verdeelung vum konduktiven Agent an der Elektrode verbessert ginn, an d’elektrochemesch Polariséierung kann reduzéiert ginn an d’Median Entladungsspannung erhéicht ginn.

zerwéiert

Gebittsdicht ass ee vun de Schlësselparameter vum Batteriedesign. Wann d’Batteriekapazitéit konstant ass, d’Erhéijung vun der Uewerflächendicht vun de Polstécker wäert zwangsleefeg d’Gesamtlängt vum Stroumkollektor an der Membran reduzéieren, an d’ohmesch Resistenz vun der Batterie wäert deementspriechend erofgoen. Dofir, bannent engem bestëmmte Beräich, hëlt d’intern Resistenz vun der Batterie erof wéi d’Arealdensitéit eropgeet. D’Migratioun an d’Trennung vu Léisungsmëttelmoleküle während der Beschichtung an der Trocknung ass enk mat der Temperatur vum Ofen verbonnen, wat direkt d’Verdeelung vum Bindemittel an de konduktiven Agent am Polstéck beaflosst, an dann d’Bildung vum konduktive Gitter am Polstéck beaflosst. Dofir ass d’Beschichtung an d’Trocknungsprozess Temperatur och e wichtege Prozess fir d’Batterieleistung ze optimiséieren.

Rolling

Zu engem gewësse Mooss fällt d’intern Resistenz vun der Batterie erof wéi d’Verdichtungsdicht eropgeet. Well d’Verdichtungsdicht eropgeet, reduzéiert d’Distanz tëscht de Rohmaterialpartikelen. Wat méi Kontakt tëscht de Partikelen, dest méi konduktiv Brécke a Kanäl, an d’Batterie D’Impedanz gëtt reduzéiert. D’Kontroll vun der Verdichtungsdicht gëtt haaptsächlech duerch d’Rollingdicke erreecht. Verschidde Rolldecken hunn e méi groussen Impakt op d’intern Resistenz vun der Batterie. Wann d’Rollingdicke grouss ass, erhéicht d’Kontaktresistenz tëscht dem aktive Material an dem Stroumkollektor wéinst dem Versoen vum aktive Material fir enk ze rollen, an d’intern Resistenz vun der Batterie erhéicht. No der Batterie Zyklus, Rëss sinn op der positiv Elektroden Uewerfläch vun der Batterie mat enger relativ décke Rolling deck generéiert, déi weider wäert de Kontakt Resistenz tëscht der Uewerfläch aktiv Material vun der Pole Stéck an der aktueller Sammelstécker Erhéijung.

Pole Stéck Ëmlafzäit

Déi ënnerschiddlech Regalzäit vun der positiver Elektrode huet e méi groussen Impakt op d’intern Resistenz vun der Batterie. Wann d’Regalzäit kuerz ass, wäert d’intern Resistenz vun der Batterie lues eropgoen wéinst dem Effekt vun der Kuelestoffschicht op der Uewerfläch vum Lithium Eisenphosphat an dem Lithium Eisenphosphat; Wann d’Batterie fir eng laang Zäit verlooss gëtt (méi wéi 23h), erhéicht d’intern Resistenz vun der Batterie wesentlech wéinst dem kombinéierten Effekt vun der Reaktioun vu Lithium Eisenphosphat mat Waasser an der Adhäsioun vum Klebstoff. Dofir ass et néideg d’Dauerzäit vu Polstécker an der aktueller Produktioun strikt ze kontrolléieren.

Flësseg Injektioun

D’ionesch Konduktivitéit vum Elektrolyt bestëmmt d’intern Resistenz an d’Tauxcharakteristike vun der Batterie. D’Konduktivitéit vum Elektrolyt ass ëmgekéiert proportional zu der Viskositéit vum Léisungsmëttel, a gëtt och vun der Konzentratioun vu Lithiumsalz an der Gréisst vun Anionen beaflosst. Zousätzlech zu der Optimiséierungsfuerschung iwwer d’Konduktivitéit, d’Injektiounsvolumen an d’Infiltratiounszäit no der Injektioun beaflossen och direkt d’intern Resistenz vun der Batterie. Klengt Injektiounsvolumen oder net genuch Infiltratiounszäit wäert d’intern Resistenz vun der Batterie ze grouss maachen, doduerch d’Batterie beaflossen D’Kapazitéit fir ze spillen.

Afloss vun benotzen Konditiounen

Temperatur

Den Afloss vun der Temperatur op d’intern Resistenz ass evident. Wat méi niddreg d’Temperatur ass, dest méi lues d’Ioneniwwerdroung an der Batterie an dest méi grouss ass d’intern Resistenz vun der Batterie. D’Batterieimpedanz kann a Bulkimpedanz, SEI Membranimpedanz a Ladungstransferimpedanz opgedeelt ginn. D’Massimpedanz an d’SEI Membranimpedanz sinn haaptsächlech vun der Elektrolyt-ionesch Konduktivitéit beaflosst, an de Changementstrend bei niddregen Temperaturen ass konsequent mam Verännerungstrend vun der Elektrolytleitung. Am Verglach mat der Erhéijung vun der Bulkimpedanz an der SEI Filmresistenz bei niddregen Temperaturen, erhéicht d’Laaschtreaktiounsimpedanz méi däitlech mat der Ofsenkung vun der Temperatur. Ënner -20 ° C stellt d’Ladereaktiounsimpedanz bal 100% vun der totaler interner Resistenz vun der Batterie aus.

Soc

Wann d’Batterie a verschiddene SOC ass, ass seng intern Resistenz och anescht, besonnesch den DC intern Resistenz beaflosst direkt d’Muechtleistung vun der Batterie, a reflektéiert dann d’Batterieleistung am aktuellen Zoustand: d’DC intern Resistenz vun der Lithium Batterie variéiert mat d’Déift vun der Entladung DOD vun der Batterie Déi intern Resistenz ass am Fong onverännert am 10% ~ 80% Entladungsintervall. Allgemeng erhéicht d’intern Resistenz wesentlech bei enger méi déif Entladungsdéift.

späicheren

Wéi d’Späicherzäit vu Lithium-Ion Batterien eropgeet, ginn d’Batterien ëmmer méi al, an hir intern Resistenz geet erop. Verschidde Typen vu Lithium Batterien hu verschidden Grad vun der Verännerung vun der interner Resistenz. No enger laanger Period vu Späichere fir 9-10 Méint ass den internen Resistenz-Erhéijung Taux vun LFP Batterien méi héich wéi déi vun NCA an NCM Batterien. D’Erhéijungsquote vun der interner Resistenz ass mat der Späicherzäit, der Späichertemperatur an der Lagerung SOC verbonnen

Zyklus

Egal ob et Lagerung oder Vëlo ass, huet d’Temperatur deeselwechten Effekt op d’intern Resistenz vun der Batterie. Wat méi héich d’Zyklustemperatur, dest méi grouss ass d’Erhéijung vun der interner Resistenz. Verschidde Zyklusintervaller hunn verschidden Effekter op d’intern Resistenz vun der Batterie. Déi intern Resistenz vun der Batterie erhéicht mat der Erhéijung vun der Tiefe vun der Ladung an der Entladung, an d’Erhéijung vun der interner Resistenz ass proportional zu der Erhéijung vun der Déift vun der Ladung an der Entladung. Nieft dem Impakt vun der Tiefe vun der Ladung an der Entladung am Zyklus huet d’Laaschtschnëttspannung och en Impakt: eng ze niddreg oder ze héich Uewergrenz vun der Ladespannung wäert d’Interfaceimpedanz vun der Elektrode erhéijen, an eng Passivatiounsfilm kann net gutt ënner enger ze niddreger ieweschter Limitspannung geformt ginn, an ze héich Spannungsgrenze wäert den Elektrolyt oxidéieren an op der Uewerfläch vun der LiFePO4 Elektrode zersetzen fir Produkter mat enger gerénger elektrescher Konduktivitéit ze bilden.

aner

Gefier-montéiert Lithium Batterien wäert zwangsleefeg schlecht Strooss Konditiounen an praktesch Uwendungen Erfahrung, mee Studien hu festgestallt, datt d’Vibration Ëmfeld vun der Lithium Batterie bal keen Effekt op d’intern Resistenz vun der Lithium Batterie während der Applikatioun Prozess huet.

Ausbléck

Intern Resistenz ass e wichtege Parameter fir d’Lithium-Ion Kraaftleistung ze moossen an d’Batteriedauer ze evaluéieren. Wat méi grouss ass d’intern Resistenz, dest méi schlëmm ass d’Tauxleistung vun der Batterie, a wat méi séier et während der Lagerung a Recycling eropgeet. Déi intern Resistenz ass mat der Batteriestruktur, der Batteriematerialeigenschaften an dem Fabrikatiounsprozess verbonnen, a ännert sech mat Ännerungen an der Ëmfeldtemperatur an der Ladungszoustand. Dofir ass d’Entwécklung vu nidderegen internen Resistenz Batterien de Schlëssel fir d’Batterieleistung ze verbesseren, a gläichzäiteg d’Beherrschung vun de verännerende Gesetzer vun der Batterie intern Resistenz huet eng ganz wichteg praktesch Bedeitung fir d’Batterieliewensprognose.