Kwa matumizi ya betri za lithiamu, utendakazi wa betri unaendelea kuharibika, hasa kutokana na kuharibika kwa uwezo, ongezeko la upinzani wa ndani, kushuka kwa nguvu, nk. Mabadiliko ya upinzani wa ndani wa betri huathiriwa na hali mbalimbali za matumizi kama vile joto na kina cha kutokwa. Kwa hiyo, mambo yanayoathiri upinzani wa ndani wa betri yanaelezwa kwa suala la muundo wa muundo wa betri, utendaji wa malighafi, mchakato wa utengenezaji na hali ya matumizi.

Upinzani ni upinzani ambao betri ya lithiamu hupokea wakati sasa inapita ndani ya betri wakati inafanya kazi. Kwa ujumla, upinzani wa ndani wa betri za lithiamu umegawanywa katika upinzani wa ndani wa ohmic na upinzani wa ndani wa ubaguzi. Upinzani wa ndani wa ohmic unajumuisha nyenzo za electrode, electrolyte, upinzani wa diaphragm na upinzani wa kuwasiliana wa kila sehemu. Upinzani wa ndani wa polarization inahusu upinzani unaosababishwa na ubaguzi wakati wa mmenyuko wa electrochemical, ikiwa ni pamoja na upinzani wa ndani wa ubaguzi wa electrokemikali na upinzani wa ndani wa ubaguzi wa ukolezi. Upinzani wa ndani wa ohmic wa betri imedhamiriwa na upitishaji jumla wa betri, na upinzani wa ndani wa polarization wa betri imedhamiriwa na mgawo thabiti wa uenezaji wa ioni za lithiamu katika nyenzo hai ya elektrodi.

Upinzani wa Ohm

Upinzani wa ohmic umegawanywa katika sehemu tatu, moja ni impedance ya ionic, nyingine ni impedance ya elektroniki, na ya tatu ni impedance ya mawasiliano. Tunatarajia kwamba upinzani wa ndani wa betri ya lithiamu ni ndogo iwezekanavyo, kwa hiyo tunahitaji kuchukua hatua maalum ili kupunguza upinzani wa ndani wa ohmic kwa vitu hivi vitatu.

Ion impedance

Upinzani wa ioni ya betri ya lithiamu inahusu upinzani wa upitishaji wa ioni za lithiamu ndani ya betri. Katika betri ya lithiamu, kasi ya uhamiaji ioni ya lithiamu na kasi ya upitishaji wa elektroni ina jukumu muhimu sawa, na upinzani wa ioni huathiriwa zaidi na nyenzo chanya na hasi za elektrodi, kitenganishi na elektroliti. Ili kupunguza impedance ya ion, unahitaji kufanya yafuatayo:

Hakikisha kuwa nyenzo chanya na hasi na elektroliti zina unyevu mzuri

Ni muhimu kuchagua wiani wa kuunganishwa unaofaa wakati wa kuunda kipande cha pole. Ikiwa wiani wa kuunganishwa ni kubwa sana, electrolyte si rahisi kupenya, ambayo itaongeza upinzani wa ion. Kwa kipande cha pole hasi, ikiwa filamu ya SEI imeundwa juu ya uso wa nyenzo za kazi wakati wa malipo ya kwanza na kutokwa ni nene sana, pia itaongeza upinzani wa ioni. Kwa wakati huu, ni muhimu kurekebisha mchakato wa malezi ya betri ili kutatua.

Ushawishi wa electrolyte

Electrolyte lazima iwe na mkusanyiko unaofaa, viscosity na conductivity. Wakati mnato wa electrolyte ni wa juu sana, haifai kwa kupenya kati ya electrolyte na vifaa vya kazi vya electrodes chanya na hasi. Wakati huo huo, electrolyte pia inahitaji mkusanyiko wa chini, mkusanyiko wa juu sana pia haufai kwa mtiririko wake na uingizaji. Conductivity ya electrolyte ni jambo muhimu zaidi linaloathiri upinzani wa ion, ambayo huamua uhamiaji wa ions.

Ushawishi wa diaphragm juu ya upinzani wa ion

The main influencing factors of the diaphragm on the ion resistance are: electrolyte distribution in the diaphragm, diaphragm area, thickness, pore size, porosity, and tortuosity coefficient. For ceramic diaphragms, it is also necessary to prevent ceramic particles from blocking the pores of the diaphragm, which is not conducive to the passage of ions. While ensuring that the electrolyte is fully infiltrated into the diaphragm, there should be no excess electrolyte remaining in it, which reduces the efficiency of the electrolyte.

Impedans ya kielektroniki

Kuna mambo mengi ya ushawishi ya impedance ya elektroniki, ambayo inaweza kuboreshwa kutoka kwa vipengele kama vile nyenzo na michakato.

Sahani chanya na hasi

The main factors affecting the electronic impedance of the positive and negative plates are: the contact between the active material and the current collector, the factors of the active material itself, and the parameters of the plate. The active material should be in full contact with the current collector surface, which can be considered from the current collector copper foil, aluminum foil base material, and the adhesion of the positive and negative electrode pastes. The porosity of the living material itself, the by-products on the surface of the particles, and the uneven mixing with the conductive agent, etc., will cause the electronic impedance to change. Polar plate parameters such as the density of living matter is too small, the gap between the particles is too large, which is not conducive to electron conduction.

Diaphragm

Sababu kuu zinazoathiri impedance ya elektroniki ya diaphragm ni: unene wa diaphragm, porosity, na-bidhaa katika mchakato wa malipo na kutokwa. Mbili za kwanza ni rahisi kuelewa. Baada ya betri kutenganishwa, safu nene ya nyenzo za hudhurungi mara nyingi hupatikana kwenye kitenganishi, pamoja na elektrodi hasi ya grafiti na bidhaa zake za athari, ambayo itazuia pores ya diaphragm na kupunguza maisha ya huduma ya betri.

Substrate ya sasa ya mtoza

Nyenzo, unene, upana wa mtozaji wa sasa na kiwango cha kuwasiliana na tabo zote huathiri impedance ya elektroniki. Mtozaji wa sasa anahitaji kuchagua substrate ambayo haijaoksidishwa na kupita, vinginevyo itaathiri impedance. Ulehemu mbaya kati ya foil ya shaba na alumini na tabo pia itaathiri impedance ya elektroniki.

Mawasiliano ya upinzani

Upinzani wa kuwasiliana huundwa kati ya mawasiliano kati ya foil ya shaba na alumini na nyenzo za kazi, na tahadhari inahitaji kulipwa kwa kujitoa kwa pastes chanya na hasi ya electrode.

Upinzani wa ndani wa polarized

Wakati sasa inapita kupitia electrodes, jambo ambalo uwezo wa electrode hutoka kwenye uwezo wa usawa wa electrode huitwa polarization ya electrode. Polarization inajumuisha polarization ya ohmic, polarization ya electrochemical na polarization ya mkusanyiko. Upinzani wa polarization inahusu upinzani wa ndani unaosababishwa na polarization ya electrode nzuri na electrode hasi ya betri wakati wa mmenyuko wa electrochemical. Inaweza kuonyesha uthabiti wa ndani wa betri, lakini haifai kwa uzalishaji kutokana na ushawishi wa uendeshaji na mbinu. Upinzani wa polarization wa ndani sio mara kwa mara, na hubadilika kwa wakati wakati wa mchakato wa malipo na kutokwa. Hii ni kwa sababu muundo wa nyenzo zinazofanya kazi, mkusanyiko na joto la elektroliti hubadilika kila wakati. Upinzani wa ndani wa ohmic hutii sheria ya Ohm, na upinzani wa ndani wa polarization huongezeka kwa ongezeko la wiani wa sasa, lakini sio uhusiano wa mstari. Mara nyingi huongezeka kwa mstari kadiri logariti ya msongamano wa sasa unavyoongezeka.

Ushawishi wa muundo wa muundo

Katika muundo wa muundo wa betri, pamoja na riveting na kulehemu ya muundo wa betri yenyewe, idadi, ukubwa, na eneo la tabo za betri huathiri moja kwa moja upinzani wa ndani wa betri. Kwa kiasi fulani, kuongeza idadi ya tabo kunaweza kupunguza kwa ufanisi upinzani wa ndani wa betri. Msimamo wa tabo pia huathiri upinzani wa ndani wa betri. Upinzani wa ndani wa betri ya jeraha na nafasi ya kichupo kwenye kichwa cha vipande vyema na hasi ni kubwa zaidi. Ikilinganishwa na betri ya jeraha, betri ya laminated ni sawa na kadhaa ya betri ndogo sambamba. , Upinzani wake wa ndani ni mdogo.

Athari ya utendaji wa malighafi

Positive and negative active materials

Katika betri za lithiamu, nyenzo chanya ya elektrodi ni upande wa uhifadhi wa lithiamu, ambayo huamua zaidi utendaji wa betri ya lithiamu. Nyenzo chanya ya electrode hasa inaboresha conductivity ya elektroniki kati ya chembe kwa njia ya mipako na doping. Kwa mfano, doping na Ni huongeza nguvu ya dhamana ya PO, huimarisha muundo wa LiFePO4/C, huongeza kiasi cha seli, na inaweza kupunguza kwa ufanisi upinzani wa uhamisho wa malipo ya nyenzo chanya ya electrode. Ongezeko kubwa la polarization ya uanzishaji, hasa uanzishaji wa polarization ya electrode hasi, ndiyo sababu kuu ya polarization kubwa. Kupunguza ukubwa wa chembe ya electrode hasi inaweza kupunguza kikamilifu polarization hai ya electrode hasi. Wakati ukubwa wa chembe ya awamu imara ya electrode hasi inapungua kwa nusu, polarization hai inaweza kupunguzwa kwa 45%. Kwa hivyo, kwa suala la muundo wa betri, utafiti juu ya uboreshaji wa vifaa vyema na hasi wenyewe pia ni muhimu.

Wakala conductive

Graphite na kaboni nyeusi hutumiwa sana katika uwanja wa betri za lithiamu kwa sababu ya mali zao nzuri. Ikilinganishwa na wakala wa upitishaji wa msingi wa grafiti, elektrodi chanya na wakala wa conductive wa kaboni nyeusi ina utendaji bora wa kiwango cha betri, kwa sababu wakala wa upitishaji wa msingi wa grafiti una mofolojia ya chembe dhaifu, ambayo husababisha ongezeko kubwa la tortuosity ya pore kwa kiwango kikubwa, na Li kioevu awamu utbredningen ni rahisi kutokea jambo kwamba mchakato mipaka kutokwa uwezo. Betri iliyo na CNTs iliyoongezwa ina upinzani mdogo wa ndani, kwa sababu ikilinganishwa na mgusano wa uhakika kati ya grafiti/kaboni nyeusi na nyenzo inayotumika, nanotubes za kaboni zenye nyuzi ziko kwenye mstari na nyenzo amilifu, ambayo inaweza kupunguza kizuizi cha kiolesura cha betri.

Mtozaji wa sasa

Kupunguza upinzani wa kiolesura kati ya mtozaji wa sasa na nyenzo hai na kuboresha nguvu ya kuunganisha kati ya hizo mbili ni njia muhimu za kuboresha utendaji wa betri za lithiamu. Kupaka mipako ya kaboni inayopitisha juu ya uso wa karatasi ya alumini na matibabu ya corona kwenye foil ya alumini kunaweza kupunguza kwa ufanisi kizuizi cha kiolesura cha betri. Ikilinganishwa na karatasi ya kawaida ya alumini, matumizi ya karatasi ya alumini iliyopakwa kaboni inaweza kupunguza upinzani wa ndani wa betri kwa karibu 65%, na inaweza kupunguza ongezeko la upinzani wa ndani wa betri wakati wa matumizi. Upinzani wa ndani wa AC wa karatasi ya alumini iliyotibiwa na corona inaweza kupunguzwa kwa takriban 20%. Katika safu ya SOC ya 20% ~ 90% inayotumika kawaida, upinzani wa ndani wa DC kwa ujumla ni mdogo na ongezeko hilo huwa ndogo polepole kadri kina cha kutokwa huongezeka.

Diaphragm

The ion conduction inside the battery depends on the diffusion of Li ions in the electrolyte through the porous diaphragm. The liquid absorption and wetting ability of the diaphragm is the key to forming a good ion flow channel. When the diaphragm has a higher liquid absorption rate and porous structure, it can be improved. Conductivity reduces battery impedance and improves battery rate performance. Compared with ordinary base membranes, ceramic diaphragms and rubber-coated diaphragms can not only greatly improve the high temperature shrinkage resistance of the diaphragm, but also enhance the liquid absorption and wetting ability of the diaphragm. The addition of SiO2 ceramic coating on the PP diaphragm can make the diaphragm absorb liquid The volume increased by 17%. Coating 1μm PVDF-HFP on the PP/PE composite diaphragm, the liquid absorption rate of the diaphragm is increased from 70% to 82%, and the internal resistance of the cell is reduced by more than 20%.

Kutoka kwa vipengele vya mchakato wa utengenezaji na hali ya matumizi, mambo yanayoathiri upinzani wa ndani wa betri ni pamoja na:

Sababu za mchakato huathiri

Kusukuma

Usawa wa utawanyiko wa tope wakati wa kuchanganya huathiri ikiwa wakala wa conductive anaweza kutawanywa sawasawa katika nyenzo inayofanya kazi kwa kuwasiliana nayo kwa karibu, ambayo inahusiana na upinzani wa ndani wa betri. Kwa kuongeza utawanyiko wa kasi ya juu, usawa wa utawanyiko wa tope unaweza kuboreshwa, na upinzani wa ndani wa betri utakuwa mdogo. Kwa kuongeza surfactant, usawa wa usambazaji wa wakala wa conductive katika electrode inaweza kuboreshwa, na polarization ya electrochemical inaweza kupunguzwa na voltage ya wastani ya kutokwa inaweza kuongezeka.

Coating

Uzito wa eneo ni mojawapo ya vigezo muhimu vya muundo wa betri. Wakati uwezo wa betri ni mara kwa mara, kuongeza wiani wa uso wa vipande vya pole kutapunguza urefu wa jumla wa mtozaji wa sasa na diaphragm, na upinzani wa ohmic wa betri utapungua ipasavyo. Kwa hiyo, ndani ya masafa fulani, Upinzani wa ndani wa betri hupungua kadri msongamano wa eneo unavyoongezeka. Uhamiaji na mgawanyiko wa molekuli za kutengenezea wakati wa mipako na kukausha ni karibu kuhusiana na joto la tanuri, ambalo huathiri moja kwa moja usambazaji wa binder na wakala wa conductive katika kipande cha pole, na kisha huathiri uundaji wa gridi ya conductive ndani ya kipande cha pole. Kwa hiyo, mchakato wa mipako na kukausha Joto pia ni mchakato muhimu wa kuboresha utendaji wa betri.

rolling

Kwa kiasi fulani, upinzani wa ndani wa betri hupungua kadiri msongamano unavyoongezeka. Kwa sababu wiani wa kuunganishwa huongezeka, umbali kati ya chembe za malighafi hupungua. Mawasiliano zaidi kati ya chembe, madaraja zaidi ya conductive na njia, na betri Impedans imepunguzwa. Udhibiti wa wiani wa kuunganishwa hupatikana hasa kwa unene wa rolling. Unene tofauti wa rolling una athari kubwa kwenye upinzani wa ndani wa betri. Wakati unene wa rolling ni mkubwa, upinzani wa mawasiliano kati ya nyenzo zinazofanya kazi na mtozaji wa sasa huongezeka kutokana na kushindwa kwa nyenzo za kazi kuvingirwa kwa ukali, na upinzani wa ndani wa betri huongezeka. Baada ya betri kuzungushwa, nyufa hutolewa kwenye uso mzuri wa elektrodi ya betri yenye unene wa kukunja nene, ambayo itaongeza zaidi upinzani wa mawasiliano kati ya nyenzo za kazi za uso wa kipande cha pole na mtozaji wa sasa.

Wakati wa kubadilisha kipande cha pole

Wakati wa rafu tofauti ya electrode nzuri ina athari kubwa juu ya upinzani wa ndani wa betri. Wakati wa rafu ni mfupi, upinzani wa ndani wa betri utaongezeka polepole kutokana na athari ya safu ya mipako ya kaboni kwenye uso wa phosphate ya chuma ya lithiamu na phosphate ya chuma ya lithiamu; Wakati betri imesalia kwa muda mrefu (zaidi ya 23h), upinzani wa ndani wa betri huongezeka kwa kiasi kikubwa kutokana na athari ya pamoja ya mmenyuko wa phosphate ya chuma ya lithiamu na maji na wambiso wa wambiso. Kwa hiyo, ni muhimu kudhibiti madhubuti wakati wa kugeuka kwa vipande vya pole katika uzalishaji halisi.

Sindano ya kioevu

Conductivity ionic ya electrolyte huamua upinzani wa ndani na sifa za kiwango cha betri. Conductivity ya electrolyte ni inversely sawia na viscosity ya kutengenezea, na pia huathiriwa na mkusanyiko wa chumvi ya lithiamu na ukubwa wa anions. Mbali na utafiti wa uboreshaji juu ya upitishaji, kiasi cha sindano na muda wa kupenyeza baada ya sindano pia huathiri moja kwa moja upinzani wa ndani wa betri. Kiasi kidogo cha sindano au muda usiotosha wa kupenyeza utasababisha upinzani wa ndani wa betri kuwa mkubwa sana, na hivyo kuathiri uwezo wa betri kucheza.

Ushawishi wa masharti ya matumizi

joto

Ushawishi wa joto juu ya upinzani wa ndani ni dhahiri. Kadiri halijoto inavyopungua, ndivyo kasi ya upitishaji wa ioni ndani ya betri na ndivyo upinzani wa ndani wa betri unavyoongezeka. Uzuiaji wa betri unaweza kugawanywa katika kizuizi kikubwa, kizuizi cha membrane ya SEI, na kizuizi cha uhamisho wa malipo. Uzuiaji wa wingi na kizuizi cha membrane ya SEI huathiriwa zaidi na upitishaji wa ioni ya elektroliti, na mwelekeo wa mabadiliko katika joto la chini unalingana na mwenendo wa mabadiliko ya upitishaji wa elektroliti. Ikilinganishwa na ongezeko la upinzani wa wingi na upinzani wa filamu ya SEI kwa joto la chini, impedance ya majibu ya malipo huongezeka zaidi kwa kupungua kwa joto. Chini ya -20°C, kizuizi cha athari ya chaji huchangia karibu 100% ya jumla ya upinzani wa ndani wa betri.

Soc

Wakati betri iko katika SOC tofauti, upinzani wake wa ndani pia ni tofauti, hasa upinzani wa ndani wa DC huathiri moja kwa moja utendaji wa nguvu ya betri, na kisha huonyesha utendaji wa betri katika hali halisi: upinzani wa ndani wa DC wa betri ya lithiamu hutofautiana na kina cha kutokwa kwa DOD ya betri Upinzani wa ndani kimsingi haujabadilika katika muda wa 10% ~ 80% wa kutokwa. Kwa ujumla, upinzani wa ndani huongezeka kwa kiasi kikubwa kwa kina cha kina cha kutokwa.

kuhifadhi

Wakati wa kuhifadhi wa betri za lithiamu-ioni huongezeka, betri zinaendelea kuzeeka, na upinzani wao wa ndani unaendelea kuongezeka. Aina tofauti za betri za lithiamu zina viwango tofauti vya mabadiliko katika upinzani wa ndani. Baada ya muda mrefu wa kuhifadhi kwa muda wa miezi 9-10, kiwango cha ongezeko la upinzani wa ndani wa betri za LFP ni kubwa zaidi kuliko ile ya NCA na NCM betri. Kiwango cha ongezeko la upinzani wa ndani kinahusiana na muda wa kuhifadhi, joto la kuhifadhi na kuhifadhi SOC

mzunguko

Ikiwa ni kuhifadhi au kuendesha baiskeli, halijoto ina athari sawa kwenye upinzani wa ndani wa betri. Ya juu ya joto la mzunguko, zaidi ya kiwango cha ongezeko la upinzani wa ndani. Vipindi tofauti vya mzunguko vina athari tofauti kwenye upinzani wa ndani wa betri. Upinzani wa ndani wa betri huongezeka kwa ongezeko la kina cha malipo na kutokwa, na ongezeko la upinzani wa ndani ni sawa na ongezeko la kina cha malipo na kutokwa. Mbali na athari ya kina cha malipo na kutokwa katika mzunguko, voltage ya kukatwa kwa malipo pia ina athari: kikomo cha juu sana au cha juu sana cha voltage ya malipo itaongeza kizuizi cha kiolesura cha elektrodi, na a. filamu ya kupitisha haiwezi kuundwa vizuri chini ya volti ya chini sana ya kikomo cha juu, na kikomo cha juu cha volteji cha juu sana kitasababisha elektroliti kuoksidishwa na kuoza juu ya uso wa elektrodi ya LiFePO4 kuunda bidhaa zenye upitishaji wa chini wa umeme.

nyingine

Betri za lithiamu zilizowekwa kwenye gari bila shaka zitapata hali mbaya ya barabara katika matumizi ya vitendo, lakini tafiti zimegundua kuwa mazingira ya mtetemo wa betri ya lithiamu karibu hayana athari kwa upinzani wa ndani wa betri ya lithiamu wakati wa mchakato wa maombi.

Outlook

Upinzani wa ndani ni kigezo muhimu cha kupima utendakazi wa lithiamu-ioni na kutathmini maisha ya betri. Upinzani mkubwa wa ndani, utendaji mbaya zaidi wa kiwango cha betri, na kwa kasi huongezeka wakati wa kuhifadhi na kuchakata. Upinzani wa ndani unahusiana na muundo wa betri, sifa za nyenzo za betri na mchakato wa utengenezaji, na mabadiliko na mabadiliko ya hali ya joto na hali ya malipo. Kwa hiyo, maendeleo ya betri ya chini ya upinzani wa ndani ni ufunguo wa kuboresha utendaji wa nguvu ya betri, na wakati huo huo, kusimamia sheria zinazobadilika za upinzani wa ndani wa betri kuna umuhimu muhimu sana wa vitendo kwa utabiri wa maisha ya betri.