ขั้นตอนสุดท้ายในการผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมคือการคัดเกรดและคัดกรองแบตเตอรี่ลิเธียมเพื่อให้แน่ใจว่าโมดูลแบตเตอรี่มีความสม่ำเสมอและประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยมของโมดูลแบตเตอรี่ อย่างที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าโมดูลที่ประกอบด้วยแบตเตอรี่ที่มีความสม่ำเสมอสูงจะมีอายุการใช้งานยาวนานขึ้น ในขณะที่โมดูลที่มีความสม่ำเสมอต่ำมักจะชาร์จไฟเกินและคายประจุมากเกินไปเนื่องจากผลกระทบจากถังเก็บน้ำ และการลดทอนอายุการใช้งานแบตเตอรี่จะเร็วขึ้น ตัวอย่างเช่น ความจุของแบตเตอรี่ที่แตกต่างกันอาจทำให้ความลึกในการคายประจุของแบตเตอรี่แต่ละสายต่างกัน แบตเตอรี่ที่มีความจุน้อยและประสิทธิภาพต่ำจะถึงสถานะการชาร์จเต็มล่วงหน้า เป็นผลให้แบตเตอรี่ที่มีความจุสูงและประสิทธิภาพที่ดีไม่สามารถเข้าสู่สถานะการชาร์จเต็มได้ แรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ที่ไม่สอดคล้องกันทำให้แบตเตอรี่แต่ละก้อนในสายคู่ขนานชาร์จกัน แบตเตอรี่ที่มีแรงดันไฟฟ้าสูงจะชาร์จแบตเตอรี่ด้วยแรงดันไฟฟ้าที่ต่ำลง ซึ่งจะทำให้ประสิทธิภาพการทำงานของแบตเตอรี่เสื่อมลงเร็วขึ้นและสิ้นเปลืองพลังงานของสายแบตเตอรี่ทั้งหมด แบตเตอรี่ที่มีอัตราการคายประจุในตัวเองสูงจะสูญเสียความจุมาก อัตราการคายประจุที่ไม่สม่ำเสมอทำให้เกิดความแตกต่างในสถานะการชาร์จและแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ ซึ่งส่งผลต่อประสิทธิภาพของสายแบตเตอรี่ ดังนั้นความแตกต่างของแบตเตอรี่เหล่านี้ การใช้งานในระยะยาวจะส่งผลต่ออายุการใช้งานของโมดูลทั้งหมด

ภาพ

รูปที่. 1.OCV- แรงดันไฟทำงาน – ไดอะแกรมแรงดันโพลาไรซ์

การจำแนกประเภทแบตเตอรี่และการคัดกรองเพื่อหลีกเลี่ยงการคายประจุของแบตเตอรี่ที่ไม่สอดคล้องกันในเวลาเดียวกัน การทดสอบความต้านทานภายในของแบตเตอรี่และการทดสอบการคายประจุเองเป็นสิ่งจำเป็น โดยทั่วไป ความต้านทานภายในของแบตเตอรี่แบ่งออกเป็นความต้านทานภายในโอห์มและความต้านทานภายในแบบโพลาไรซ์ ความต้านทานภายในของโอห์มประกอบด้วยวัสดุอิเล็กโทรด อิเล็กโทรไลต์ ความต้านทานไดอะแฟรม และความต้านทานการสัมผัสของแต่ละส่วน รวมถึงอิมพีแดนซ์อิเล็กทรอนิกส์ อิมพีแดนซ์อิออน และอิมพีแดนซ์หน้าสัมผัส ความต้านทานภายในของโพลาไรซ์หมายถึงความต้านทานที่เกิดจากโพลาไรซ์ระหว่างปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมี ซึ่งรวมถึงความต้านทานภายในของโพลาไรซ์เคมีไฟฟ้าและความต้านทานภายในที่มีความเข้มข้นของโพลาไรซ์ ความต้านทานโอห์มมิกของแบตเตอรี่พิจารณาจากค่าการนำไฟฟ้ารวมของแบตเตอรี่ และความต้านทานโพลาไรซ์ของแบตเตอรี่พิจารณาจากค่าสัมประสิทธิ์การแพร่เฟสของแข็งของลิเธียมไอออนในวัสดุที่ใช้งานอิเล็กโทรด โดยทั่วไป ความต้านทานภายในของแบตเตอรี่ลิเธียมจะแยกออกจากการออกแบบกระบวนการ วัสดุเอง สิ่งแวดล้อม และด้านอื่นๆ แยกออกไม่ได้ ซึ่งจะมีการวิเคราะห์และตีความด้านล่าง

ขั้นแรกให้ออกแบบกระบวนการ

(1) สูตรอิเล็กโทรดบวกและลบมีปริมาณสารนำไฟฟ้าต่ำ ส่งผลให้มีอิมพีแดนซ์ส่งผ่านทางอิเล็กทรอนิกส์ขนาดใหญ่ระหว่างวัสดุและตัวสะสม นั่นคือ อิมพีแดนซ์อิเล็กทรอนิกส์สูง แบตเตอรี่ลิเธียมร้อนเร็วขึ้น อย่างไรก็ตาม นี้ถูกกำหนดโดยการออกแบบของแบตเตอรี่ ตัวอย่างเช่น พลังงานแบตเตอรี่โดยคำนึงถึงประสิทธิภาพอัตรา ต้องใช้สัดส่วนของสารนำไฟฟ้าที่สูงขึ้น เหมาะสำหรับการชาร์จและจำหน่ายที่มีอัตราสูง ความจุของแบตเตอรี่มีความจุเพิ่มขึ้นอีกเล็กน้อย สัดส่วนวัสดุที่เป็นบวกและลบจะสูงขึ้นเล็กน้อย การตัดสินใจเหล่านี้เกิดขึ้นในช่วงเริ่มต้นของการออกแบบแบตเตอรี่และไม่สามารถเปลี่ยนแปลงได้ง่าย

(2) มีสารยึดเกาะมากเกินไปในสูตรอิเล็กโทรดบวกและลบ สารยึดเกาะโดยทั่วไปเป็นวัสดุพอลิเมอร์ (PVDF, SBR, CMC เป็นต้น) ที่มีคุณสมบัติเป็นฉนวนที่แข็งแรง แม้ว่าสัดส่วนที่สูงขึ้นของสารยึดเกาะในอัตราส่วนเดิมจะเป็นประโยชน์ในการปรับปรุงความแข็งแรงในการลอกของขั้ว แต่ก็ส่งผลเสียต่อความต้านทานภายใน ในการออกแบบแบตเตอรี่เพื่อประสานความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณสารยึดเกาะและสารยึดเกาะ ซึ่งจะเน้นที่การกระจายตัวของสารยึดเกาะ นั่นคือ กระบวนการเตรียมสารละลาย ให้มากที่สุดเพื่อให้แน่ใจว่าการกระจายตัวของสารยึดเกาะ

(3) ส่วนผสมไม่กระจายอย่างสม่ำเสมอ สารนำไฟฟ้าไม่กระจายอย่างสมบูรณ์ และโครงสร้างเครือข่ายนำไฟฟ้าที่ดีจะไม่เกิดขึ้น ดังแสดงในรูปที่ 2 A คือกรณีของการกระจายตัวของสารนำไฟฟ้าที่ไม่ดี และ B คือกรณีของการกระจายตัวที่ดี เมื่อปริมาณของสารนำไฟฟ้าเท่ากัน การเปลี่ยนแปลงของกระบวนการกวนจะส่งผลต่อการกระจายตัวของสารนำไฟฟ้าและความต้านทานภายในของแบตเตอรี่

รูปที่ 2. การกระจายตัวของสารนำไฟฟ้าไม่ดี (A) การกระจายตัวที่สม่ำเสมอของสารนำไฟฟ้า (B)

(4) สารยึดเกาะไม่ละลายอย่างสมบูรณ์ และมีอนุภาคไมเซลล์อยู่ ส่งผลให้มีความต้านทานภายในสูงของแบตเตอรี่ ไม่ว่าจะเป็นการผสมแบบแห้ง การผสมกึ่งแห้ง หรือการผสมแบบเปียก จำเป็นต้องละลายผงสารยึดเกาะจนหมด เราไม่สามารถไล่ตามประสิทธิภาพได้มากเกินไปและเพิกเฉยต่อข้อกำหนดวัตถุประสงค์ที่สารยึดเกาะต้องการเวลาที่แน่นอนในการละลายอย่างสมบูรณ์

(5) ความหนาแน่นของการบดอัดอิเล็กโทรดจะส่งผลต่อความต้านทานภายในของแบตเตอรี่ ความหนาแน่นของแผ่นอิเล็กโทรดมีขนาดเล็ก และความพรุนระหว่างอนุภาคภายในแผ่นอิเล็กโทรดสูง ซึ่งไม่เอื้อต่อการส่งอิเล็กตรอน และความต้านทานภายในของแบตเตอรี่สูง เมื่อแผ่นอิเล็กโทรดถูกบีบอัดมากเกินไป อนุภาคผงอิเล็กโทรดอาจถูกบดอัด และเส้นทางการส่งผ่านอิเล็กตรอนจะยาวขึ้นหลังจากการบดอัด ซึ่งไม่เอื้อต่อประสิทธิภาพการชาร์จและการคายประจุของแบตเตอรี่ สิ่งสำคัญคือต้องเลือกความหนาแน่นของการบดอัดที่เหมาะสม

(6) การเชื่อมที่ไม่ดีระหว่างขั้วบวกและขั้วลบกับตัวสะสมของเหลว การเชื่อมแบบเสมือน ความต้านทานแบตเตอรี่สูง ควรเลือกพารามิเตอร์การเชื่อมที่เหมาะสมระหว่างการเชื่อม และพารามิเตอร์การเชื่อม เช่น กำลังเชื่อม แอมพลิจูด และเวลาควรได้รับการปรับให้เหมาะสมผ่าน DOE และคุณภาพของการเชื่อมควรพิจารณาจากความแข็งแรงและรูปลักษณ์ของการเชื่อม

(7) ขดลวดไม่ดีหรือเคลือบไม่ดี ช่องว่างระหว่างไดอะแฟรม แผ่นบวก และแผ่นลบมีขนาดใหญ่ และอิมพีแดนซ์ไอออนมีขนาดใหญ่

(8) อิเล็กโทรไลต์ของแบตเตอรี่ไม่ได้แทรกซึมเข้าไปในอิเล็กโทรดขั้วบวกและขั้วลบและไดอะแฟรมอย่างสมบูรณ์ และค่าเผื่อการออกแบบอิเล็กโทรไลต์ไม่เพียงพอ ซึ่งจะนำไปสู่ความต้านทานไอออนิกขนาดใหญ่ของแบตเตอรี่

(9) กระบวนการก่อตัวไม่ดี SEI พื้นผิวกราไฟท์แอโนดไม่เสถียร ส่งผลกระทบต่อความต้านทานภายในของแบตเตอรี่

(10) อื่นๆ เช่น บรรจุภัณฑ์ที่ไม่ดี การเชื่อมที่ไม่ดีของหูเสา การรั่วของแบตเตอรี่และความชื้นสูง มีผลกระทบอย่างมากต่อความต้านทานภายในของแบตเตอรี่ลิเธียม

ประการที่สอง วัสดุ

(1) ความต้านทานของวัสดุแอโนดและแอโนดมีขนาดใหญ่

(2) อิทธิพลของวัสดุไดอะแฟรม เช่นความหนาของไดอะแฟรม ขนาดรูพรุน ขนาดรูพรุนเป็นต้น ความหนาเกี่ยวข้องกับความต้านทานภายใน ความต้านทานภายในที่บางลงจะมีขนาดเล็กลง เพื่อให้ได้ประจุไฟฟ้าที่สูงและการคายประจุ ให้เล็กที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ภายใต้ความแข็งแรงทางกล ความแข็งแรงของการเจาะที่หนายิ่งดี ขนาดรูพรุนและขนาดรูพรุนของไดอะแฟรมสัมพันธ์กับอิมพีแดนซ์ของการขนส่งไอออน หากขนาดรูพรุนเล็กเกินไป อิมพีแดนซ์ของไอออนจะเพิ่มสูงขึ้น หากขนาดรูพรุนใหญ่เกินไป อาจไม่สามารถแยกผงละเอียดบวกและลบออกได้อย่างสมบูรณ์ ซึ่งจะทำให้ไฟฟ้าลัดวงจรหรือถูกลิเธียมเดนไดรต์เจาะได้

(3) อิทธิพลของวัสดุอิเล็กโทรไลต์ ค่าการนำไฟฟ้าอิออนและความหนืดของอิเล็กโทรไลต์สัมพันธ์กับอิมพีแดนซ์ไอออนิก ยิ่งอิมพีแดนซ์การถ่ายโอนไอออนิกมากเท่าใด ความต้านทานภายในของแบตเตอรี่ก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น และโพลาไรเซชันที่ร้ายแรงยิ่งขึ้นในกระบวนการชาร์จและการคายประจุ

(4) อิทธิพลของวัสดุ PVDF เชิงบวก สัดส่วนที่สูงของ PVDF หรือน้ำหนักโมเลกุลสูงจะทำให้แบตเตอรี่ลิเธียมมีความต้านทานภายในสูง

(5) อิทธิพลของวัสดุนำไฟฟ้าบวก การเลือกชนิดของสารนำไฟฟ้าก็สำคัญเช่นกัน เช่น SP, KS, กราไฟท์นำไฟฟ้า, CNT, กราฟีน ฯลฯ เนื่องจากลักษณะทางสัณฐานวิทยาที่แตกต่างกัน ประสิทธิภาพการนำไฟฟ้าของแบตเตอรี่ลิเธียมค่อนข้างแตกต่างกัน จึงเป็นสิ่งสำคัญมากที่จะเลือก สารนำไฟฟ้าที่มีค่าการนำไฟฟ้าสูงและเหมาะสมกับการใช้งาน

(6) อิทธิพลของวัสดุหูขั้วบวกและลบ ความหนาของหูขั้วโลกนั้นบาง การนำไฟฟ้าไม่ดี ความบริสุทธิ์ของวัสดุที่ใช้ไม่สูง การนำไฟฟ้าไม่ดี และความต้านทานภายในของแบตเตอรี่สูง

(7) ฟอยล์ทองแดงถูกออกซิไดซ์และเชื่อมได้ไม่ดี และวัสดุอลูมิเนียมฟอยล์มีค่าการนำไฟฟ้าต่ำหรือออกไซด์บนพื้นผิว ซึ่งจะนำไปสู่ความต้านทานภายในสูงของแบตเตอรี่

ภาพ

ด้านอื่น ๆ

(1) ความเบี่ยงเบนของเครื่องมือทดสอบความต้านทานภายใน ควรตรวจสอบเครื่องมืออย่างสม่ำเสมอเพื่อป้องกันผลการทดสอบที่ไม่ถูกต้องซึ่งเกิดจากเครื่องมือที่ไม่ถูกต้อง

(2) ความต้านทานภายในของแบตเตอรี่ผิดปกติที่เกิดจากการทำงานที่ไม่เหมาะสม

(3) สภาพแวดล้อมการผลิตที่ไม่ดี เช่น การควบคุมฝุ่นและความชื้นหลวม Workshop ฝุ่นเกินมาตรฐานจะนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของความต้านทานภายในของแบตเตอรี่การปลดปล่อยตัวเองกำเริบ การประชุมเชิงปฏิบัติการความชื้นสูง จะส่งผลเสียต่อประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ลิเธียม