隨著鋰電池的使用，電池性能不斷衰減，主要表現為容量衰減、內阻增大、功率下降等。電池內阻的變化受溫度、放電深度等各種使用條件的影響。 因此，從電池結構設計、原材料性能、製造工藝和使用條件等方面描述了影響電池內阻的因素。

電阻是鋰電池在工作時電流在電池內部流動時所受到的電阻。 一般鋰電池的內阻分為歐姆內阻和極化內阻。 歐姆內阻由電極材料、電解液、隔膜電阻和各部分的接觸電阻組成。 極化內阻是指電化學反應過程中極化引起的電阻，包括電化學極化內阻和濃差極化內阻。 電池的歐姆內阻由電池的總電導率決定，電池的極化內阻由鋰離子在電極活性物質中的固相擴散係數決定。

歐姆電阻

歐姆電阻主要分為三部分，一是離子阻抗，二是電子阻抗，三是接觸阻抗。 我們希望鋰電池的內阻越小越好，所以需要針對這三項採取具體的措施來降低歐姆內阻。

離子阻抗

鋰電池離子電阻是指電池內部對鋰離子傳輸的阻力。 在鋰電池中，鋰離子遷移速度和電子傳導速度起著同等重要的作用，而離子電阻主要受正負極材料、隔膜、電解液的影響。 要降低離子阻抗，您需要執行以下操作：

確保正負極材料和電解液具有良好的潤濕性

在設計極片時需要選擇合適的壓實密度。 如果壓實密度過大，電解液不易滲入，會增加離子電阻。 對於負極片，如果第一次充放電時在活性物質表面形成的SEI膜太厚，也會增加離子電阻。 這時候就需要調整電池的化成工藝來解決。

電解質的影響

電解液必須具有合適的濃度、粘度和電導率。 當電解液的粘度過高時，不利於電解液與正負極活性物質之間的滲透。 同時，電解液也需要較低的濃度，過高的濃度也不利於其流動和滲透。 電解液的電導率是影響離子電阻的最重要因素，它決定了離子的遷移。

隔膜對離子電阻的影響

隔膜對離子電阻的主要影響因素有：隔膜內電解液分佈、隔膜面積、厚度、孔徑、孔隙率、曲折係數。 對於陶瓷隔膜，還要防止陶瓷顆粒堵塞隔膜的孔隙，不利於離子的通過。 在保證電解液充分滲入隔膜的同時，不應有多餘的電解液殘留在裡面，這樣會降低電解液的效率。

電子阻抗

電子阻抗的影響因素很多，可以從材料、工藝等方面加以改進。

正負極板

影響正負極板電子阻抗的主要因素有：活性物質與集流體的接觸、活性物質本身的因素、極板的參數。 活性物質應與集電體表面充分接觸，可從集電體銅箔、鋁箔基材、正負極漿料的附著力等方面考慮。 活體材料本身的孔隙率、顆粒表面的副產物、與導電劑的混合不均等，都會引起電子阻抗的變化。 生命物質密度等極板參數過小，粒子間間隙過大，不利於電子傳導。

光圈

影響隔膜電子阻抗的主要因素有：隔膜厚度、孔隙率和充放電過程中的副產物。 前兩個很容易理解。 電池拆開後，隔膜上經常會發現一層厚厚的棕色物質，包括石墨負極及其反應副產物，會堵塞隔膜孔隙，降低電池的使用壽命。

集電基板

集電器的材料、厚度、寬度以及與極耳的接觸程度都會影響電子阻抗。 集電器需要選擇沒有氧化鈍化的基板，否則會影響阻抗。 銅鋁箔與極耳之間的焊接不良也會影響電子阻抗。

接觸電阻

接觸電阻是在銅鋁箔與活性物質的接觸點之間形成的，需要注意正負極漿料的附著力。

極化內阻

當電流通過電極時，電極電位偏離平衡電極電位的現象稱為電極極化。 極化包括歐姆極化、電化學極化和濃差極化。 極化電阻是指電池正負極在電化學反應過程中極化引起的內阻。 可以反映電池內部的一致性，但受操作和方法的影響，不適合生產。 內極化電阻不是常數，在充放電過程中隨時間變化。 這是因為活性物質的成分、電解液的濃度和溫度都在不斷變化。 歐姆內阻服從歐姆定律，極化內阻隨著電流密度的增加而增加，但不是線性關係。 它通常隨著電流密度的對數增加而線性增加。

結構設計影響

在電池結構設計中，除了電池結構本身的鉚焊和焊接外，電池極耳的數量、尺寸和位置直接影響電池的內阻。 在一定程度上，增加極耳的數量可以有效降低電池的內阻。 極耳的位置也會影響電池的內阻。 極片位置在正負極片頭部的繞線式電池內阻最大。 與繞線電池相比，疊片電池相當於幾十個小電池並聯。 ，其內阻較小。

原材料性能影響

Positive and negative active materials

在鋰電池中，正極材料是儲鋰面，更決定了鋰電池的性能。 正極材料主要通過包覆和摻雜來提高粒子間的電子導電性。 例如，Ni的摻雜增強了PO鍵的強度，穩定了LiFePO4/C的結構，優化了電池體積，可以有效降低正極材料的電荷轉移電阻。 活化極化的顯著增加，尤其是負極的活化極化，是極化嚴重的主要原因。 減小負極的粒徑可以有效降低負極的活性極化。 當負極固相粒徑減小一半時，活性極化可降低45%。 因此，在電池設計方面，研究正負極材料本身的改進也是必不可少的。

導電劑

石墨和炭黑因其良好的性能而被廣泛應用於鋰電池領域。 與石墨基導電劑相比，使用炭黑基導電劑的正極具有更好的電池倍率性能，因為石墨基導電劑的顆粒形貌呈片狀，導致孔隙曲率大倍率大幅增加，且Li液相擴散過程中容易發生限制放電容量的現象。 添加碳納米管的電池具有較低的內阻，因為與石墨/炭黑與活性材料的點接觸相比，纖維狀碳納米管與活性材料呈線接觸，可以降低電池的界面阻抗。

集電器

降低集流體與活性材料的界面電阻，提高兩者結合強度，是提高鋰電池性能的重要手段。 在鋁箔表面塗上一層導電碳塗層並在鋁箔上進行電暈處理，可以有效降低電池的界面阻抗。 與普通鋁箔相比，使用覆碳鋁箔可使電池內阻降低65%左右，並可減少電池在使用過程中內阻的增加。 經電暈處理的鋁箔交流內阻可降低20%左右。 在常用的20%~90%SOC範圍內，整體直流內阻比較小，隨著放電深度的增加，增加量逐漸變小。

光圈

電池內部的離子傳導取決於電解液中鋰離子通過多孔隔膜的擴散。 隔膜的吸液和潤濕能力是形成良好離子流道的關鍵。 當隔膜具有較高的液體吸收率和多孔結構時，可以對其進行改進。 電導率降低了電池阻抗並提高了電池倍率性能。 陶瓷膜片和塗膠膜片與普通基膜相比，不僅可以大大提高膜片的抗高溫收縮能力，而且增強了膜片的吸液和潤濕能力。 在PP膜片上加入SiO2陶瓷塗層，可使膜片吸收液體的體積增加17%。 在PP/PE複合隔膜上塗覆1μm PVDF-HFP，隔膜吸液率由70%提高到82%，電芯內阻降低20%以上。

從製造工藝和使用條件來看，影響電池內阻的因素主要有：

工藝因素影響

製漿

混合時漿料分散的均勻性影響導電劑能否均勻分散在與其緊密接觸的活性物質中，與電池的內阻有關。 通過增加高速分散，可以提高漿料分散的均勻性，電池內阻會更小。 通過添加表面活性劑，可以提高導電劑在電極中分佈的均勻性，降低電化學極化，提高放電中值電壓。

塗層

面積密度是電池設計的關鍵參數之一。 在電池容量不變的情況下，增加極片的面密度必然會減少集流體和隔膜的總長度，電池的歐姆電阻也會相應降低。 因此，在一定範圍內，電池的內阻隨著面密度的增加而降低。 塗佈和乾燥過程中溶劑分子的遷移和分離與烘箱溫度密切相關，它直接影響粘結劑和導電劑在極片中的分佈，進而影響極片內部導電網格的形成。 因此，塗層和乾燥過程的溫度也是優化電池性能的重要過程。

滾動

在一定程度上，電池的內阻隨著壓實密度的增加而降低。 由於壓實密度增加，原料顆粒之間的距離減小。 顆粒之間接觸越多，導電橋和通道越多，電池阻抗降低。 壓實密度的控制主要通過軋製厚度來實現。 不同的軋製厚度對電池的內阻影響較大。 當軋製厚度較大時，活性物質與集電體之間的接觸電阻因活性物質不能被軋緊而增大，電池內阻增大。 電池循環後，在軋製厚度較厚的電池正極表面產生裂紋，這會進一步增加極片表面活性物質與集流體之間的接觸電阻。

極片周轉時間

正極的不同擱置時間對電池內阻影響較大。 當擱置時間短時，由於磷酸鐵鋰和磷酸鐵鋰表面的碳包覆層的作用，電池內阻會緩慢增加； 當電池長時間放置（超過23h）時，由於磷酸鐵鋰與水的反應和粘合劑的粘附作用的共同作用，電池的內阻會顯著增加。 因此，在實際生產中需要嚴格控制極片的周轉時間。

液體注射

電解液的離子電導率決定了電池的內阻和倍率特性。 電解液的電導率與溶劑的粘度成反比，還受鋰鹽濃度和陰離子大小的影響。 除了電導率的優化研究，注入量和注入後的浸潤時間也直接影響電池的內阻。 注入量小或浸潤時間不足，都會造成電池內阻過大，從而影響電池的容量發揮。

使用條件的影響

溫度

溫度對內阻的影響是明顯的。 溫度越低，電池內部的離子傳輸越慢，電池的內阻越大。 電池阻抗可分為體阻抗、SEI膜阻抗和電荷轉移阻抗。 體阻抗和SEI膜阻抗主要受電解質離子電導率的影響，低溫下的變化趨勢與電解質電導率的變化趨勢一致。 與低溫下體阻抗和SEI膜電阻的增加相比，電荷反應阻抗隨著溫度的降低而增加更顯著。 在 -20°C 以下，充電反應阻抗幾乎佔電池總內阻的 100%。

SOC

當電池處於不同的SOC時，其內阻也不同，尤其是直流內阻直接影響電池的功率性能，進而反映電池在實際狀態下的性能：鋰電池的直流內阻隨著電池放電深度DOD 內阻在10%~80%放電區間內基本不變。 通常，放電深度越深，內阻就會顯著增加。

存儲

隨著鋰離子電池儲存時間的增加，電池不斷老化，其內阻不斷增加。 不同類型的鋰電池內阻變化程度不同。 長期存放9-10個月後，LFP電池的內阻增加率高於NCA和NCM電池。 內阻增加率與儲存時間、儲存溫度和儲存SOC有關

週期

無論是儲存還是循環，溫度對電池內阻的影響都是一樣的。 循環溫度越高，內阻增加率越大。 不同的循環間隔對電池的內阻有不同的影響。 電池內阻隨著充放電深度的增加而增加，內阻的增加與充放電深度的增加成正比。 除了循環中充放電深度的影響外，充電截止電壓也有影響：充電電壓上限過低或過高都會增加電極的界面阻抗，上限電壓過低不能很好地形成鈍化膜，電壓上限過高會導致電解液在LiFePO4電極表面氧化分解，形成導電率低的產物。

其他

車載鋰電池在實際應用中難免會遇到路況不佳的情況，但研究發現，鋰電池的振動環境在應用過程中對鋰電池的內阻幾乎沒有影響。

Outlook

內阻是衡量鋰離子動力性能和評價電池壽命的重要參數。 內阻越大，電池的倍率性能越差，在儲存和回收過程中增加得越快。 內阻與電池結構、電池材料特性和製造工藝有關，並隨著環境溫度和荷電狀態的變化而變化。 因此，開發低內阻電池是提高電池動力性能的關鍵，同時掌握電池內阻的變化規律對於電池壽命預測具有非常重要的現實意義。