Бо истифода аз батареяҳои литий, кори батарея асосан ҳамчун таназзули иқтидор, афзоиши муқовимати дохилӣ, коҳиши нерӯ ва ғайра идома дорад. Тағйирёбии муқовимати дохилии батарея аз шароитҳои гуногуни истифода, аз қабили ҳарорат ва умқи холӣ таъсир мерасонад. Аз ин рӯ, омилҳое, ки ба муқовимати дохилии батарея таъсир мерасонанд, аз рӯи тарҳрезии сохтори батарея, иҷрои ашёи хом, раванди истеҳсолот ва шароити истифода тавсиф карда мешаванд.

Муқовимат муқовиматест, ки батареяи литий ҳангоми ҷорӣ шудани ҷараён дар дохили батарея ҳангоми кор кардан мегирад. Умуман, муқовимати дохилии батареяҳои литий ба муқовимати дохилии ohmic ва муқовимати дохилии поляризатсия тақсим карда мешавад. Муқовимати дохилии омӣ аз маводи электрод, электролит, муқовимати диафрагма ва муқовимати тамоси ҳар як қисм иборат аст. Муқовимати дохилии поляризатсия ба муқовимати қутбшавӣ ҳангоми реаксияи электрохимиявӣ, аз ҷумла муқовимати дохилии поляризатсияи электрохимиявӣ ва муқовимати дохилии поляризатсияи консентратсия дахл дорад. Муқовимати дохилии омии батареяро гузарониши умумии батарея ва муқовимати дохилии поляризатсияи батареяро коэффисиенти диффузияи фазаи сахти ионҳои литий дар маводи фаъоли электрод муайян мекунанд.

Муқовимати Ом

Муқовимати ohmic асосан ба се қисм тақсим мешавад, яке импеданси ионӣ, дигаре импеданси электронӣ ва сеюм импеданси контактӣ мебошад. Мо умедворем, ки муқовимати дохилии батареяи литий то ҳадди имкон хурдтар аст, бинобар ин мо бояд барои кам кардани муқовимати дохилии ohmic барои ин се ашё чораҳои мушаххас андешем.

Импеданси ион

Муқовимати ионҳои батареяи литий ба муқовимат ба интиқоли ионҳои литий дар дохили батарея дахл дорад. Дар батареяи литий, суръати муҳоҷирати литий ион ва суръати интиқоли электрон нақши якхела доранд ва муқовимати ионҳо асосан аз маводи электродҳои мусбат ва манфӣ, ҷудокунанда ва электролит таъсир мерасонанд. Барои кам кардани импеданси ионҳо, шумо бояд амалҳои зеринро иҷро кунед:

Боварӣ ҳосил кунед, ки маводи мусбӣ ва манфӣ ва электролитҳо намнокии хуб доранд

Ҳангоми тарҳрезии порчаи қутб зичии мувофиқро интихоб кардан лозим аст. Агар зичии фишурдашавӣ хеле калон бошад, ба электролит ворид шудан осон нест, ки муқовимати ионҳоро зиёд мекунад. Барои порчаи қутби манфӣ, агар филми SEI дар сатҳи маводи фаъол ҳангоми заряд ва разряд аз ҳад зиёд ғафс бошад, он инчунин муқовимати ионҳоро зиёд мекунад. Дар айни замон, барои ҳалли он раванди ташаккули батареяро танзим кардан лозим аст.

Таъсири электролит

Электролит бояд консентратсияи мувофиқ, часпак ва гузаронанда дошта бошад. Вақте ки часпакии электролит хеле баланд аст, он ба инфилтратсия байни электролит ва маводи фаъоли электродҳои мусбат ва манфӣ мусоидат намекунад. Дар айни замон, электролит низ ба консентратсияи паст ниёз дорад, консентратсияи аз ҳад зиёд низ ба ҷараён ва инфилтратсияи он мусоидат намекунад. Ноқилияти электролит омили муҳимтаринест, ки ба муқовимати ионҳо таъсир мерасонад, ки муҳоҷирати ионҳоро муайян мекунад.

Таъсири диафрагма ба муқовимати ионҳо

Омилҳои асосии таъсирбахши диафрагма ба муқовимати ионҳо инҳоянд: тақсимоти электролитҳо дар диафрагма, майдони диафрагма, ғафсӣ, андозаи сӯрохҳо, ковокӣ ва коэффисиенти тортуозӣ. Барои диафрагмаҳои сафолӣ инчунин пешгирӣ кардан лозим аст, ки зарраҳои сафолӣ ба сӯрохиҳои диафрагма баста шаванд, ки ба гузариши ионҳо мусоидат намекунад. Ҳангоми таъмини пурра ба диафрагма ворид шудани электролит, дар он набояд электролитҳои зиёдатӣ боқӣ монанд, ки самаранокии электролитро коҳиш медиҳад.

Импеданси электронӣ

Омилҳои зиёди таъсирбахши импеданси электронӣ мавҷуданд, ки онҳоро метавон аз ҷанбаҳо ба монанди мавод ва равандҳо беҳтар кард.

Лавҳаҳои мусбат ва манфӣ

Омилҳои асосие, ки ба муқовимати электронии плитаҳои мусбат ва манфӣ таъсир мерасонанд, инҳоянд: алоқаи байни маводи фаъол ва коллектори ҷорӣ, омилҳои худи маводи фаъол ва параметрҳои плита. Маводи фаъол бояд бо сатҳи коллектори ҷорӣ дар тамос бошад, ки онро метавон аз фолгаи мисии коллекторӣ, маводи асосии фолгаи алюминий ва пайвастшавии хамираи электродҳои мусбат ва манфӣ баррасӣ кард. Порозиягии худи маводи зинда, маҳсулоти иловагии рӯи зарраҳо ва омехтаи нобаробар бо агенти ноқилӣ ва ғайра боиси тағир ёфтани импеданси электронӣ мегардад. Параметрҳои плитаи қутбӣ, аз қабили зичии материяи зинда хеле хурд аст, фосилаи байни зарраҳо хеле калон аст, ки барои интиқоли электронҳо мусоид нест.

Диафрагм

Омилҳои асосие, ки ба импеданси электронии диафрагма таъсир мерасонанд, инҳоянд: ғафсии диафрагма, ковокӣ ва маҳсулоти иловагӣ дар ҷараёни заряд ва разряд. Ду аввалро фаҳмидан осон аст. Пас аз ҷудо кардани батарея, дар сепаратор аксар вақт қабати ғафси маводи қаҳваранг пайдо мешавад, аз ҷумла электроди манфии графит ва маҳсулоти иловагии он, ки сӯрохиҳои диафрагмаро баста ва мӯҳлати хизмати батареяро кам мекунад.

Заминаи коллекторӣ

Мавод, ғафсӣ, паҳнои коллектори ҷорӣ ва дараҷаи тамос бо ҷадвалҳо ҳама ба импеданси электронӣ таъсир мерасонанд. Коллектори ҷорӣ бояд субстратро интихоб кунад, ки оксид нашуда ва пассив карда нашудааст, вагарна он ба импеданс таъсир мерасонад. Кафшери сусти байни фолгаи мис ва алюминий ва ҷадвалҳо низ ба импеданси электронӣ таъсир мерасонад.

Муқовимати тамос

Муқовимати тамос байни алоқаи байни фолгаи мис ва алюминий ва маводи фаъол ташкил карда мешавад ва бояд ба часпаки хамираи электродҳои мусбат ва манфӣ диққат дод.

Муқовимати дохилии поляризатсияшуда

Њангоми аз электродњо гузаштани љараён ходисае, ки потенсиали электрод аз потенсиали мувозинати электрод дур мешавад, поляризатсияи электрод номида мешавад. Поляризатсия поляризатсияи ом, поляризатсияи электрохимиявӣ ва поляризатсияи консентратсияро дар бар мегирад. Муқовимати поляризатсия ба муқовимати дохилие дахл дорад, ки дар натиҷаи поляризатсияи электроди мусбат ва электроди манфии батарея ҳангоми реаксияи электрохимиявӣ ба вуҷуд омадааст. Он метавонад мутобиқати дохилии батареяро инъикос кунад, аммо аз сабаби таъсири амалиёт ва усул барои истеҳсол мувофиқ нест. Муқовимати поляризатсияи дохилӣ доимӣ нест ва бо мурури замон дар ҷараёни пуркунӣ ва разряд тағир меёбад. Зеро таркиби моддаи фаъол, консентратсия ва ҳарорати электролит доимо тағйир меёбад. Муқовимати дохилии ом ба қонуни Ом итоат мекунад ва муқовимати дохилии қутбшавӣ бо афзоиши зичии ҷараён меафзояд, аммо он муносибати хатӣ нест. Он аксар вақт ба таври хаттӣ меафзояд, зеро логарифми зичии ҷорӣ меафзояд.

Таъсири тарҳрезии сохтор

Дар тарҳрезии сохтори батарея, ба ғайр аз парчидани ва кафшери худи сохтори батарея, шумора, андоза ва ҷойгиршавии лавҳаҳои батарея мустақиман ба муқовимати дохилии батарея таъсир мерасонанд. Ба андозаи муайян, зиёд кардани шумораи ҷадвалҳо метавонад муқовимати дохилии батареяро самаранок кам кунад. Мавқеи ҷадвалҳо инчунин ба муқовимати дохилии батарея таъсир мерасонад. Муқовимати дохилии батареяи захмӣ бо мавқеъи табақ дар сари қисмҳои қутби мусбат ва манфӣ бузургтарин аст. Дар муқоиса бо батареяи захмдор, батареяи ламинатшуда ба даҳҳо батареяҳои хурди параллелӣ баробар аст. , Муқовимати дохилии он камтар аст.

Таъсири самаранокии ашёи хом

Positive and negative active materials

Дар батареяҳои литий, маводи электроди мусбӣ тарафи нигаҳдории литий мебошад, ки кори батареяи литийро бештар муайян мекунад. Маводи мусбати электроди асосан гузариши электронии байни зарраҳоро тавассути пӯшиш ва допинг беҳтар мекунад. Масалан, допинг бо Ni қувваи пайванди PO-ро афзоиш медиҳад, сохтори LiFePO4/C-ро мӯътадил мекунад, ҳаҷми ҳуҷайраро оптимизатсия мекунад ва метавонад муқовимати интиқоли заряди маводи электроди мусбатро ба таври муассир коҳиш диҳад. Афзоиши назарраси поляризатсияи фаъолсозӣ, махсусан поляризатсияи фаъолшавии электроди манфӣ, сабаби асосии поляризатсияи ҷиддӣ мебошад. Кам кардани андозаи зарраҳои электроди манфӣ метавонад поляризатсияи фаъоли электроди манфиро самаранок кам кунад. Вақте ки андозаи зарраҳои фазаи сахти электроди манфӣ ду маротиба кам карда мешавад, поляризатсияи фаъолро 45% кам кардан мумкин аст. Аз ин рӯ, дар робита ба тарҳрезии батарея, тадқиқот оид ба такмил додани худи маводи мусбат ва манфӣ низ ҳатмист.

Агенти интиқолдиҳанда

Графит ва сиёҳи карбон аз сабаби хосиятҳои хуби худ дар соҳаи батареяҳои литий васеъ истифода мешаванд. Дар муқоиса бо агенти ноқилӣ дар асоси графит, электроди мусбӣ бо агенти барандаи сиёҳи карбон дорои суръати беҳтари батарея аст, зеро агенти ноқилӣ дар асоси графит дорои морфологияи зарраҳои лоғар дорад, ки боиси афзоиши зиёди гардиши сӯрохиҳо бо суръати баланд мегардад ва Диффузияи фазаи моеъи Li ба осонӣ рух медиҳад. Падидае, ки раванд қобилияти разрядро маҳдуд мекунад. Батарея бо CNTs иловашуда муқовимати дохилии камтар дорад, зеро дар муқоиса бо тамоси нуқта байни графит/сиёҳи карбон ва маводи фаъол, нанотубаҳои карбон нахдор бо маводи фаъол дар тамос ҳастанд, ки метавонад импеданси интерфейси батареяро коҳиш диҳад.

Коллектори ҷорӣ

Кам кардани муқовимати интерфейси байни коллектори ҷорӣ ва маводи фаъол ва беҳтар кардани қувваи пайвастшавӣ байни ин ду воситаи муҳими беҳтар кардани кори батареяҳои литий мебошанд. Пӯшидани як қабати гузарандаи карбон дар рӯи фолгаи алюминий ва коркарди корона дар фолгаи алюминий метавонад импеданси интерфейси батареяро самаранок коҳиш диҳад. Дар муқоиса бо фолгаи алюминийи оддӣ, истифодаи фолгаи алюминии карбонӣ метавонад муқовимати дохилии батареяро тақрибан 65% коҳиш диҳад ва афзоиши муқовимати дохилии батареяро ҳангоми истифода коҳиш диҳад. Муқовимати дохилии AC-и фолгаи алюминии коркардшуда метавонад тақрибан 20% кам карда шавад. Дар диапазони маъмулан истифодашавандаи 20% ~ 90% SOC, муқовимати умумии дохилии DC нисбатан хурд аст ва афзоиш бо афзоиши умқи разряд тадриҷан хурдтар мешавад.

Диафрагм

Гузариши ионҳо дар дохили батарея аз паҳншавии ионҳои Li дар электролит тавассути диафрагмаи ковок вобаста аст. Қобилияти азхудкунии моеъ ва нам кардани диафрагма калиди ташаккули канали хуби ҷараёни ионҳо мебошад. Вақте ки диафрагма дорои суръати баландтар азхудкунии моеъ ва сохтори ковокӣ мебошад, онро беҳтар кардан мумкин аст. Ноқилӣ муқовимати батареяро коҳиш медиҳад ва иҷрои суръати батареяро беҳтар мекунад. Дар муқоиса бо мембранаҳои оддии пойгоҳ, диафрагмаҳои сафолӣ ва диафрагмаҳои резинӣ қодиранд на танҳо муқовимати пастшавии ҳарорати баланди диафрагмаро беҳтар созанд, балки қобилияти азхудкунии моеъ ва тар кардани диафрагмаро низ баланд бардоранд. Илова кардани қабати сафолии SiO2 дар диафрагмаи ПП метавонад диафрагмаро моеъи ҷаббида кунад Ҳаҷм 17% зиёд шуд. Пӯшидани 1μm PVDF-HFP дар диафрагмаи таркибии PP/PE, суръати азхудкунии моеъи диафрагма аз 70% то 82% зиёд мешавад ва муқовимати дохилии ҳуҷайра зиёда аз 20% кам мешавад.

Аз ҷанбаҳои раванди истеҳсолот ва шароити истифода омилҳое, ки ба муқовимати дохилии батарея таъсир мерасонанд, асосан аз инҳо иборатанд:

Омилҳои раванд таъсир мерасонанд

Пулпинг

Якрангии дисперсияи slurry ҳангоми омехтакунӣ таъсир мерасонад, ки оё агенти ноқилӣ метавонад дар маводи фаъол дар тамоси зич бо он яксон пароканда шавад, ки ин ба муқовимати дохилии батарея алоқаманд аст. Бо зиёд кардани паҳншавии суръати баланд, якрангии дисперсияи slurry метавонад беҳтар карда шавад ва муқовимати дохилии батарея хурдтар мешавад. Бо илова кардани як сурфактант яксонии тақсимоти агенти ноқилро дар электрод беҳтар кардан мумкин аст ва поляризатсияи электрохимиявиро кам кардан ва шиддати миёнаи разрядро зиёд кардан мумкин аст.

пӯшидагӣ

Зичии минтақа яке аз параметрҳои асосии тарҳрезии батарея мебошад. Вақте ки иқтидори батарея доимӣ аст, зиёд кардани зичии сатҳи порчаҳои сутунҳо ҳатман дарозии умумии коллектори ҷорӣ ва диафрагмаро кам мекунад ва муқовимати омии батарея мутаносибан кам мешавад. Аз ин рӯ, дар доираи муайян, Муқовимати дохилии батарея бо зиёд шудани зичии минтақа коҳиш меёбад. Муҳоҷират ва ҷудошавии молекулаҳои ҳалкунанда ҳангоми пӯшидан ва хушккунӣ бо ҳарорати танӯр зич алоқаманд аст, ки бевосита ба тақсимоти пайвандкунанда ва агенти интиқолдиҳанда дар порчаи қутб таъсир мерасонад ва сипас ба ташаккули шабакаи гузаронанда дар дохили порчаи қутб таъсир мерасонад. Аз ин рӯ, раванди пӯшиш ва хушккунӣ Ҳарорат низ як раванди муҳим барои беҳсозии кори батарея мебошад.

якпаҳлӯ

Ба андозаи муайян муқовимати дохилии батарея бо зиёд шудани зичии фишурдашавӣ кам мешавад. Азбаски зичии фишурдашавӣ зиёд мешавад, масофаи байни зарраҳои ашёи хом кам мешавад. Чӣ қадаре ки тамос байни зарраҳо зиёдтар бошад, ҳамон қадар пулҳо ва каналҳои гузаронанда ва батарея зиёдтар бошад Импеданс кам мешавад. Назорати зичии фишурда асосан тавассути ғафсии ғелонда ба даст оварда мешавад. Ғафсии гуногуни ғелонда ба муқовимати дохилии батарея бештар таъсир мерасонад. Ҳангоми калон будани ғафсии прокат муқовимати тамос байни маводи фаъол ва коллектори ҷорӣ аз сабаби сахт печонида нашудани маводи фаъол зиёд мешавад ва муқовимати дохилии батарея зиёд мешавад. Пас аз гардиши батарея, дар рӯи электроди мусбати батарея тарқишҳо ба вуҷуд меоянд, ки ғафсии нисбатан ғафси ғафс доранд, ки муқовимати тамосро байни маводи фаъоли сатҳи порчаи қутб ва коллектори ҷорӣ афзоиш медиҳад.

Вақти коркарди порчаи қутбӣ

Вақти гуногуни нигоҳдории электроди мусбат ба муқовимати дохилии батарея бештар таъсир мерасонад. Вақте ки мӯҳлати нигоҳдорӣ кӯтоҳ аст, муқовимати дохилии батарея аз ҳисоби таъсири қабати қабати карбон дар рӯи фосфати оҳани литий ва фосфати оҳани литий оҳиста афзоиш меёбад; Вақте ки батарея муддати тӯлонӣ (зиёда аз 23 соат) нигоҳ дошта мешавад, муқовимати дохилии батарея аз ҳисоби таъсири якҷояи реаксияи фосфати оҳани литий бо об ва часпакии часпак хеле меафзояд. Аз ин ру, дар истехсолоти хакикй мухлати коркарди порахои сутунхоро катъиян назорат кардан лозим аст.

Инъекцияи моеъ

Ноқилияти ионии электролит муқовимати дохилӣ ва хусусиятҳои суръати батареяро муайян мекунад. Ноқилнокии электролит ба часпакии ҳалкунанда мутаносиби баръакс буда, ба консентратсияи намаки литий ва андозаи анионҳо низ таъсир мерасонад. Илова ба тадқиқоти оптимизатсия оид ба интиқол, ҳаҷми сӯзандору ва вақти инфилтратсия пас аз тазриқ инчунин ба муқовимати дохилии батарея бевосита таъсир мерасонад. Ҳаҷми хурди тазриқӣ ё вақти нокифояи инфилтратсия боиси аз ҳад зиёд будани муқовимати дохилии батарея мегардад ва ба ин васила ба иқтидори бозӣ таъсир мерасонад.

Таъсири шароити истифода

ҳарорат

Таъсири ҳарорат ба муқовимати дохилӣ равшан аст. Ҳарорати пасттар, интиқоли ионҳо дар дохили батарея сусттар ва муқовимати дохилии батарея ҳамон қадар зиёд мешавад. Импеданси батареяро ба импеданси оммавӣ, импеданси мембранаи SEI ва импеданси интиқоли заряд тақсим кардан мумкин аст. Импеданси оммавӣ ва муқовимати мембранаи SEI асосан аз гузарониши ионии электролитҳо таъсир мерасонад ва тамоюли тағирот дар ҳарорати паст бо тамоюли тағирёбии гузарониши электролитҳо мувофиқат мекунад. Дар муқоиса бо афзоиши муқовимати масса ва муқовимати филми SEI дар ҳарорати паст, муқовимати реаксияи заряд бо коҳиши ҳарорат ба таври назаррас афзоиш меёбад. Дар зери -20°С, муқовимати реаксияи заряд тақрибан 100% муқовимати дохилии батареяро ташкил медиҳад.

ҷахони

Вақте ки батарея дар SOC гуногун аст, муқовимати дохилии он низ гуногун аст, махсусан муқовимати дохилии DC мустақиман ба кори қувваи батарея таъсир мерасонад ва сипас кори батареяро дар ҳолати воқеӣ инъикос мекунад: муқовимати дохилии доимии батареяи литий бо тағирот фарқ мекунад. умқи разряди DOD-и батарея Муқовимати дохилӣ дар фосилаи разряди 10% ~ 80% асосан бетағйир мемонад. Умуман, муқовимати дохилӣ дар умқи разряд ба таври назаррас меафзояд.

дории

Бо зиёд шудани мӯҳлати нигоҳдории батареяҳои литий-ионӣ, батареяҳо пир мешаванд ва муқовимати дохилии онҳо афзоиш меёбад. Намудҳои гуногуни батареяҳои литий дараҷаи гуногуни тағирёбии муқовимати дохилӣ доранд. Пас аз муддати тӯлонии нигоҳдорӣ барои 9-10 моҳ, суръати афзоиши муқовимати дохилии батареяҳои LFP нисбат ба батареяҳои NCA ва NCM баландтар аст. Суръати афзоиши муқовимати дохилӣ ба вақти нигоҳдорӣ, ҳарорати нигоҳдорӣ ва нигоҳдории SOC вобаста аст

давр

Новобаста аз он ки он нигоҳдорӣ ё велосипедронӣ аст, ҳарорат ба муқовимати дохилии батарея якхела таъсир мерасонад. Чӣ қадаре ки ҳарорати давра баланд бошад, суръати афзоиши муқовимати дохилӣ ҳамон қадар зиёд мешавад. Фосилаҳои гуногуни давра ба муқовимати дохилии батарея таъсири гуногун доранд. Муқовимати дохилии батарея бо баланд шудани умқи заряд ва разряд меафзояд ва афзоиши муқовимати дохилӣ ба афзоиши умқи заряд ва разряд мутаносиб аст. Ба ғайр аз таъсири умқи заряд ва разряд дар давра, шиддати қатъи заряд низ таъсир мерасонад: маҳдудияти хеле паст ё аз ҳад зиёди болоии шиддати заряд муқовимати интерфейси электродро зиёд мекунад ва як Плёнкаи пассиватсияро дар зери шиддати лимити аз ҳад пасти болоӣ хуб ба вуҷуд овардан мумкин нест ва маҳдудияти болоии шиддат боиси оксидшавии электролит мегардад ва дар сатҳи электроди LiFePO4 таҷзия шуда, маҳсулоти дорои ноқилияти пасти барқро ба вуҷуд меорад.

дигар

Батареяҳои литийии ба мошин насбшуда дар татбиқи амалӣ ногузир шароити бади роҳро эҳсос хоҳанд кард, аммо тадқиқотҳо нишон доданд, ки муҳити ларзиши батареяи литий ба муқовимати дохилии батареяи литий дар ҷараёни татбиқ қариб ҳеҷ таъсире надорад.

нущтаи назар

Муқовимати дохилӣ як параметри муҳим барои чен кардани иҷрои қувваи литий-ион ва арзёбии мӯҳлати батарея мебошад. Чӣ қадаре ки муқовимати дохилӣ калон бошад, суръати кори батарея ҳамон қадар бадтар мешавад ва он дар вақти нигоҳдорӣ ва коркард ҳамон қадар тезтар меафзояд. Муқовимати дохилӣ ба сохтори батарея, хусусиятҳои моддии батарея ва раванди истеҳсолот алоқаманд аст ва бо тағирёбии ҳарорати муҳити атроф ва ҳолати барқ ​​​​тағйир меёбад. Аз ин рӯ, таҳияи батареяҳои муқовимати дохилии паст калиди беҳтар кардани қобилияти батарея аст ва дар айни замон, азхуд кардани қонунҳои тағирёбандаи муқовимати дохилии батарея барои пешгӯии мӯҳлати батарея аҳамияти амалии хеле муҳим дорад.