Последним шагом в производстве литиевой батареи является оценка и проверка литиевой батареи, чтобы обеспечить целостность аккумуляторного модуля и отличную производительность аккумуляторного модуля. Как всем известно, модули, состоящие из аккумуляторов с высокой степенью согласованности, имеют более длительный срок службы, в то время как модули с плохой согласованностью склонны к перезарядке и чрезмерной разрядке из-за эффекта ковша, а их время работы от аккумуляторов ускоряется. Например, разная емкость батарей может вызвать разную глубину разряда каждой группы батарей. Батареи малой емкости и с плохой производительностью будут заранее полностью заряжены. В результате аккумуляторы большой емкости и хорошей производительности не могут достичь состояния полной зарядки. Непостоянные напряжения батарей заставляют каждую батарею в параллельной цепочке заряжать друг друга. Батарея с более высоким напряжением заряжает батарею с более низким напряжением, что ускоряет снижение производительности батареи и потребляет энергию всего комплекта батарей. Аккумулятор с высокой скоростью саморазряда имеет большую потерю емкости. Непостоянная скорость саморазряда вызывает различия в заряженном состоянии и напряжении аккумуляторов, влияя на производительность комплектов аккумуляторов. И поэтому эти различия в батареях, длительное использование повлияет на срок службы всего модуля.

Изображение

ИНЖИР. 1.OCV- рабочее напряжение – диаграмма поляризационного напряжения

Классификация и проверка аккумуляторов призваны избежать одновременной разрядки несовместимых аккумуляторов. Обязательным условием является проверка внутреннего сопротивления аккумулятора и саморазряда. Вообще говоря, внутреннее сопротивление батареи делится на внутреннее сопротивление в Ом и внутреннее сопротивление поляризации. Внутреннее сопротивление Ом состоит из материала электрода, электролита, сопротивления диафрагмы и контактного сопротивления каждой части, включая электронный импеданс, ионный импеданс и контактное сопротивление. Внутреннее сопротивление поляризации относится к сопротивлению, вызванному поляризацией во время электрохимической реакции, включая внутреннее сопротивление электрохимической поляризации и внутреннее сопротивление концентрационной поляризации. Омическое сопротивление батареи определяется общей проводимостью батареи, а поляризационное сопротивление батареи определяется коэффициентом твердофазной диффузии иона лития в активном материале электрода. В общем, внутреннее сопротивление литиевых батарей неотделимо от конструкции процесса, самого материала, окружающей среды и других аспектов, которые будут проанализированы и интерпретированы ниже.

Во-первых, дизайн процесса

(1) Составы положительного и отрицательного электродов имеют низкое содержание проводящего агента, что приводит к большому электрическому сопротивлению передачи между материалом и коллектором, то есть высокому электронному сопротивлению. Литиевые батареи нагреваются быстрее. Тем не менее, это определяется конструкцией батареи, например, силовой батареей, чтобы учесть быстродействие, она требует более высокой доли проводящего агента, подходящей для заряда и разряда с большой скоростью. Емкость аккумулятора немного больше, положительное и отрицательное материальное соотношение будет немного выше. Эти решения принимаются в начале конструкции батареи и не могут быть легко изменены.

(2) в формуле положительного и отрицательного электрода слишком много связующего. Связующее обычно представляет собой полимерный материал (PVDF, SBR, CMC и т. Д.) С высокими изоляционными характеристиками. Хотя более высокая доля связующего в исходном соотношении благоприятна для повышения прочности полюсов на снятие изоляции, это неблагоприятно для внутреннего сопротивления. В конструкции батареи необходимо координировать взаимосвязь между связующим и дозировкой связующего, которая будет сосредоточена на дисперсии связующего, то есть на процессе приготовления суспензии, насколько это возможно, чтобы обеспечить дисперсию связующего.

(3) Ингредиенты распределены неравномерно, проводящий агент диспергирован не полностью, и не образуется хорошая проводящая сетчатая структура. Как показано на рисунке 2, A – это случай плохой дисперсии проводящего агента, а B – случай хорошей дисперсии. Когда количество проводящего агента одинаково, изменение процесса перемешивания повлияет на дисперсию проводящего агента и внутреннее сопротивление батареи.

Рисунок 2. Плохая дисперсия проводящего агента (A) Равномерная дисперсия проводящего агента (B)

(4) Связующее не полностью растворяется, и существуют некоторые частицы мицелл, что приводит к высокому внутреннему сопротивлению батареи. Независимо от процесса смешивания сухим, полусухим или влажным, необходимо, чтобы порошок связующего полностью растворился. Мы не можем слишком сильно стремиться к эффективности и игнорировать объективное требование, согласно которому связующему требуется определенное время для полного растворения.

(5) Плотность уплотнения электрода влияет на внутреннее сопротивление батареи. Компактная плотность электродной пластины мала, а пористость между частицами внутри электродной пластины высока, что не способствует передаче электронов, а внутреннее сопротивление батареи высокое. Когда электродный лист уплотняется слишком сильно, частицы электродного порошка могут быть чрезмерно раздавлены, и путь прохождения электронов после раздавливания становится длиннее, что не способствует зарядке и разрядке аккумулятора. Важно правильно подобрать плотность уплотнения.

(6) Плохая сварка между наконечником положительного и отрицательного электрода и коллектором жидкости, виртуальная сварка, высокое сопротивление батареи. Во время сварки следует выбирать соответствующие параметры сварки, а параметры сварки, такие как мощность, амплитуда и время сварки, следует оптимизировать с помощью DOE, а качество сварки следует оценивать по прочности и внешнему виду сварки.

(7) плохая намотка или плохое ламинирование, большой зазор между диафрагмой, положительной пластиной и отрицательной пластиной и большое ионное сопротивление.

(8) Электролит батареи не полностью просачивается в положительный и отрицательный электроды и диафрагму, а расчетный допуск электролита недостаточен, что также приведет к большому ионному импедансу батареи.

(9) Плохой процесс формирования, поверхность графитового анода SEI нестабильна, что влияет на внутреннее сопротивление батареи.

(10) Другие факторы, такие как плохая упаковка, плохая сварка опорных проушин, протечка батареи и высокое содержание влаги, оказывают большое влияние на внутреннее сопротивление литиевых батарей.

Во-вторых, материалы

(1) Сопротивление материалов анода и анода велико.

(2) Влияние материала диафрагмы. Такие как толщина диафрагмы, размер пористости, размер пор и так далее. Толщина связана с внутренним сопротивлением, чем тоньше, тем меньше внутреннее сопротивление, что позволяет достичь высокой мощности заряда и разряда. Как можно меньше при определенной механической прочности, чем толще прочность на прокол, тем лучше. Размер пор и размер пор диафрагмы связаны с импедансом ионного транспорта. Если размер пор слишком мал, это приведет к увеличению ионного импеданса. Если размер пор слишком велик, возможно, не удастся полностью изолировать мелкий положительный и отрицательный порошок, что легко приведет к короткому замыканию или пробитию дендритом лития.

(3) Влияние материала электролита. Ионная проводимость и вязкость электролита связаны с ионным импедансом. Чем больше импеданс ионного переноса, тем больше внутреннее сопротивление батареи и тем серьезнее поляризация в процессе зарядки и разрядки.

(4) Влияние положительного материала ПВДФ. Высокая доля ПВДФ или высокая молекулярная масса также приводят к высокому внутреннему сопротивлению литиевой батареи.

(5) Влияние положительного проводящего материала. Выбор типа проводящего агента также является ключевым, например, SP, KS, проводящий графит, CNT, графен и т. Д., Из-за разной морфологии характеристики проводимости литиевой батареи относительно разные, очень важно выбрать проводящий агент с высокой проводимостью и пригодный для использования.

(6) влияние материалов уха положительного и отрицательного полюса. Толщина полюсного ушка мала, проводимость низкая, чистота используемого материала невысока, проводимость плохая, а внутреннее сопротивление батареи высокое.

(7) медная фольга окисляется и плохо сваривается, а алюминиевая фольга имеет плохую проводимость или оксид на поверхности, что также приводит к высокому внутреннему сопротивлению батареи.

Изображение

Другие аспекты

(1) Отклонение прибора для измерения внутреннего сопротивления. Инструмент следует регулярно проверять, чтобы предотвратить неточные результаты теста, вызванные неточным инструментом.

(2) Ненормальное внутреннее сопротивление батареи, вызванное неправильной работой.

(3) Плохая производственная среда, например, слабый контроль пыли и влаги. Мастерская пыль превышает норму, приведет к увеличению внутреннего сопротивления аккумулятора, усугубит саморазряд. Высокая влажность в мастерской также отрицательно сказывается на работе литиевых батарей.