A última etapa na produção da bateria de lítio é classificar e filtrar a bateria de lítio para garantir a consistência do módulo da bateria e o excelente desempenho do módulo da bateria. Como é do conhecimento de todos, módulos compostos de baterias com alta consistência têm vida útil mais longa, enquanto módulos com baixa consistência são propensos a sobrecarregar e descarregar excessivamente devido ao efeito de balde, e sua atenuação da vida útil da bateria é acelerada. Por exemplo, diferentes capacidades de bateria podem causar diferentes profundidades de descarga de cada sequência de bateria. As baterias com pequena capacidade e baixo desempenho atingirão o estado de carga total com antecedência. Como resultado, as baterias com grande capacidade e bom desempenho não podem atingir o estado de carga total. Tensões de bateria inconsistentes fazem com que cada bateria em uma sequência paralela carregue uma à outra. A bateria com uma tensão mais alta carrega a bateria com uma tensão mais baixa, o que acelera a degradação do desempenho da bateria e consome energia de toda a sequência de baterias. Uma bateria com uma alta taxa de autodescarga apresenta uma grande perda de capacidade. Taxas de autodescarga inconsistentes causam diferenças no status de carga e na tensão das baterias, afetando o desempenho dos conjuntos de baterias. E assim, essas diferenças de bateria, o uso a longo prazo afetará a vida de todo o módulo.

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FIGO. 1. OCV- tensão de operação – diagrama de tensão de polarização

A classificação e triagem da bateria visa evitar o descarregamento de baterias inconsistentes ao mesmo tempo. A resistência interna da bateria e o teste de autodescarga são essenciais. De modo geral, a resistência interna da bateria é dividida em resistência interna de ohm e resistência interna de polarização. A resistência interna em ohms consiste no material do eletrodo, eletrólito, resistência do diafragma e resistência de contato de cada parte, incluindo impedância eletrônica, impedância iônica e impedância de contato. Resistência interna de polarização refere-se à resistência causada pela polarização durante a reação eletroquímica, incluindo resistência interna de polarização eletroquímica e resistência interna de polarização de concentração. A resistência ôhmica da bateria é determinada pela condutividade total da bateria, e a resistência de polarização da bateria é determinada pelo coeficiente de difusão de fase sólida do íon de lítio no material ativo do eletrodo. Em geral, a resistência interna das baterias de lítio é indissociável do desenho do processo, do material em si, do meio ambiente e de outros aspectos, que serão analisados ​​e interpretados a seguir.

Primeiro, design de processo

(1) As formulações dos eletrodos positivo e negativo possuem baixo teor de agente condutor, resultando em grande impedância de transmissão eletrônica entre o material e o coletor, ou seja, alta impedância eletrônica. As baterias de lítio aquecem mais rápido. No entanto, isso é determinado pelo projeto da bateria, por exemplo, a bateria de energia para levar em conta o desempenho da taxa, requer uma proporção maior de agente condutor, adequado para carga e descarga de grande taxa. A capacidade da bateria tem um pouco mais de capacidade, a proporção positiva e negativa do material será um pouco maior. Essas decisões são tomadas no início do design da bateria e não podem ser alteradas facilmente.

(2) há muito aglutinante na fórmula do eletrodo positivo e negativo. O aglutinante é geralmente um material polimérico (PVDF, SBR, CMC, etc.) com forte desempenho de isolamento. Embora a maior proporção de aglutinante na proporção original seja benéfica para melhorar a resistência à remoção dos postes, é desvantajosa para a resistência interna. No projeto da bateria coordenar a relação entre o ligante e a dosagem do ligante, que terá como foco a dispersão do ligante, ou seja, o processo de preparação da pasta fluida, na medida do possível para garantir a dispersão do ligante.

(3) Os ingredientes não estão uniformemente dispersos, o agente condutor não está totalmente disperso e uma boa estrutura de rede condutora não é formada. Conforme mostrado na Figura 2, A é o caso de fraca dispersão do agente condutor e B é o caso de boa dispersão. Quando a quantidade de agente condutor é a mesma, a mudança do processo de agitação afetará a dispersão do agente condutor e a resistência interna da bateria.

Figura 2. Dispersão pobre do agente condutor (A) Dispersão uniforme do agente condutor (B)

(4) O aglutinante não está completamente dissolvido e existem algumas partículas de micela, resultando em alta resistência interna da bateria. Independentemente do processo de mistura a seco, mistura semi-seca ou mistura úmida, é necessário que o pó aglutinante esteja completamente dissolvido. Não podemos buscar a eficiência em demasia e ignorar a exigência objetiva de que o aglutinante precisa de um certo tempo para ser totalmente dissolvido.

(5) A densidade de compactação do eletrodo afetará a resistência interna da bateria. A densidade compacta da placa do eletrodo é pequena, e a porosidade entre as partículas dentro da placa do eletrodo é alta, o que não favorece a transmissão de elétrons, e a resistência interna da bateria é alta. Quando a folha do eletrodo está muito compactada, as partículas de pó do eletrodo podem ser esmagadas, e o caminho de transmissão de elétrons se torna mais longo após a compressão, o que não contribui para o desempenho de carga e descarga da bateria. É importante escolher a densidade de compactação correta.

(6) Má soldagem entre o terminal do eletrodo positivo e negativo e o coletor de fluido, soldagem virtual, alta resistência da bateria. Parâmetros de soldagem apropriados devem ser selecionados durante a soldagem, e parâmetros de soldagem como potência, amplitude e tempo de soldagem devem ser otimizados através do DOE, e a qualidade da soldagem deve ser avaliada pela força e aparência da soldagem.

(7) enrolamento deficiente ou laminação deficiente, a lacuna entre o diafragma, a placa positiva e a placa negativa é grande e a impedância do íon é grande.

(8) O eletrólito da bateria não está totalmente infiltrado nos eletrodos positivo e negativo e no diafragma, e a permissão do projeto do eletrólito é insuficiente, o que também levará a uma grande impedância iônica da bateria.

(9) O processo de formação é pobre, a superfície do ânodo de grafite SEI é instável, afetando a resistência interna da bateria.

(10) Outros, como embalagem inadequada, soldagem inadequada das orelhas do pólo, vazamento da bateria e alto teor de umidade, têm um grande impacto na resistência interna das baterias de lítio.

Em segundo lugar, materiais

(1) A resistência do ânodo e dos materiais do ânodo é grande.

(2) Influência do material do diafragma. Como espessura do diafragma, tamanho da porosidade, tamanho dos poros e assim por diante. A espessura está relacionada com a resistência interna, quanto mais fina a resistência interna é menor, de modo a atingir alta potência de carga e descarga. Tão pequeno quanto possível sob uma certa resistência mecânica, quanto mais espessa for a resistência à perfuração, melhor. O tamanho dos poros e o tamanho dos poros do diafragma estão relacionados à impedância do transporte de íons. Se o tamanho do poro for muito pequeno, aumentará a impedância do íon. Se o tamanho do poro for muito grande, pode não ser capaz de isolar completamente o pó fino positivo e negativo, o que facilmente levará a um curto-circuito ou será perfurado por dendrito de lítio.

(3) Influência do material eletrolítico. A condutividade iônica e a viscosidade do eletrólito estão relacionadas à impedância iônica. Quanto maior for a impedância de transferência iônica, maior será a resistência interna da bateria e mais séria será a polarização no processo de carga e descarga.

(4) Influência de material PVDF positivo. Uma alta proporção de PVDF ou alto peso molecular também levará a uma alta resistência interna da bateria de lítio.

(5) Influência de material condutor positivo. A seleção do tipo de agente condutor também é fundamental, como SP, KS, grafite condutiva, CNT, grafeno, etc., devido à morfologia diferente, o desempenho de condutividade da bateria de lítio é relativamente diferente, é muito importante selecionar o agente condutor com alta condutividade e adequado para uso.

(6) a influência dos materiais do ouvido do pólo positivo e negativo. A espessura da orelha do pólo é fina, a condutividade é ruim, a pureza do material usado não é alta, a condutividade é ruim e a resistência interna da bateria é alta.

(7) a folha de cobre está oxidada e mal soldada, e o material da folha de alumínio tem baixa condutividade ou óxido na superfície, o que também levará a alta resistência interna da bateria.

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Outros aspectos

(1) Desvio do instrumento de teste de resistência interna. O instrumento deve ser verificado regularmente para evitar resultados de teste imprecisos causados ​​por instrumento impreciso.

(2) Resistência interna da bateria anormal causada por operação inadequada.

(3) Ambiente de produção ruim, como controle frouxo de poeira e umidade. O pó da oficina excede o padrão, levará ao aumento da resistência interna da bateria, autodescarga agravada. A umidade da oficina é alta e também prejudica o desempenho da bateria de lítio.