Останнім кроком у виробництві літієвої батареї є сортування та просіювання літієвої батареї, щоб забезпечити однорідність модуля батареї та чудову продуктивність акумуляторного модуля. Як відомо, модулі, що складаються з батарей з високою консистенцією, мають більший термін служби, тоді як модулі з поганою консистенцією схильні до перезаряду та перерозряду через ефект відра, і їх термін служби батареї прискорюється. Наприклад, різна ємність акумулятора може спричинити різну глибину розряду кожного рядка батарей. Акумулятори з невеликою ємністю та поганою продуктивністю досягнуть стану повного заряду заздалегідь. Як наслідок, акумулятори з великою ємністю та хорошою продуктивністю не можуть досягти стану повного заряду. Непостійна напруга батареї змушує кожну батарею в паралельному рядку заряджати один одного. Акумулятор з вищою напругою заряджає батарею з нижчою напругою, що прискорює погіршення продуктивності батареї та споживає енергію всієї батареї. Акумулятор з високою швидкістю саморозряду має велику втрату ємності. Непостійна швидкість саморозряду спричиняє різницю в стані заряду та напрузі батарей, що впливає на продуктивність рядків батарей. І тому ці відмінності батареї, тривале використання вплинуть на термін служби всього модуля.

Фото

ФІГ. 1.OCV- робоча напруга – діаграма поляризаційної напруги

Класифікація та скринінг батарей покликані уникнути одночасного розряду непостійних батарей. Внутрішній опір батареї та тест на саморозряд є обов’язковим. Взагалі кажучи, внутрішній опір батареї поділяється на внутрішній опір Ом і внутрішній опір поляризації. Внутрішній опір Ом складається з матеріалу електрода, електроліту, опору діафрагми та контактного опору кожної частини, включаючи електронний опір, іонний опір та контактний опір. Внутрішній опір поляризації відноситься до опору, викликаного поляризацією під час електрохімічної реакції, включаючи внутрішній опір електрохімічної поляризації та внутрішній опір концентраційної поляризації. Омічний опір батареї визначається сумарною провідністю батареї, а поляризаційний опір батареї визначається коефіцієнтом дифузії твердої фази іонів літію в активному матеріалі електрода. Загалом, внутрішній опір літієвих батарей невіддільний від конструкції процесу, самого матеріалу, навколишнього середовища та інших аспектів, які будуть проаналізовані та інтерпретовані нижче.

По-перше, проектування процесу

(1) Композиції позитивних і негативних електродів мають низький вміст провідного агента, що призводить до великого електронного опору передачі між матеріалом і колектором, тобто високого електронного опору. Літієві батареї нагріваються швидше. Однак це визначається конструкцією батареї, наприклад, батарея живлення для врахування швидкодії, вона вимагає більшої частки електропровідного агента, що підходить для великої швидкості заряду та розряду. Ємність батареї трохи більше ємності, позитивна і негативна пропорція матеріалу буде трохи вище. Ці рішення приймаються на початку розробки батареї і не можуть бути легко змінені.

(2) у формулі позитивного та негативного електродів забагато сполучної речовини. Сполучна речовина, як правило, є полімерним матеріалом (PVDF, SBR, CMC тощо) з сильними ізоляційними характеристиками. Хоча більша частка сполучного в початковому співвідношенні є сприятливою для покращення міцності полюсів на зачистку, вона є невигідною для внутрішнього опору. У конструкції батареї координувати співвідношення між сполучною і сполучною дозуванням, яка буде зосереджена на дисперсії сполучного, тобто на процесі приготування суспензії, наскільки це можливо, щоб забезпечити дисперсність сполучного.

(3) Інгредієнти не рівномірно дисперговані, провідний агент не повністю диспергований, і не утворюється хороша структура провідної мережі. Як показано на малюнку 2, A – це випадок поганої дисперсії провідного агента, а B – випадок хорошого розсіювання. Коли кількість електропровідного агента однакова, зміна процесу перемішування вплине на дисперсію провідного агента та внутрішній опір батареї.

Малюнок 2. Погана дисперсія провідного агента (A) Рівномірна дисперсія провідного агента (B)

(4) Сполучна речовина розчиняється не повністю, і існують частки міцел, що призводить до високого внутрішнього опору батареї. Незалежно від сухого змішування, напівсухого змішування чи вологого змішування, необхідно, щоб сполучний порошок був повністю розчинений. Ми не можемо надто прагнути до ефективності та ігнорувати об’єктивну вимогу, що сполучна речовина потребує певного часу для повного розчинення.

(5) Щільність ущільнення електродів впливатиме на внутрішній опір батареї. Компактна щільність електродної пластини мала, а пористість між частинками всередині електродної пластини висока, що не сприяє передачі електронів, а внутрішній опір батареї високий. Коли електродний лист ущільнюється занадто сильно, частинки електродного порошку можуть бути подрібнені, і шлях передачі електронів стає довшим після дроблення, що не сприяє заряду та розряду батареї. Важливо правильно підібрати щільність ущільнення.

(6) Погане зварювання між наконечником позитивного та негативного електрода та колектором рідини, віртуальне зварювання, високий опір акумулятора. Під час зварювання слід вибрати відповідні параметри зварювання, а такі параметри зварювання, як потужність зварювання, амплітуда та час, слід оптимізувати за допомогою DOE, а якість зварювання слід оцінювати за міцністю та зовнішнім виглядом зварювання.

(7) погана обмотка або погане ламінування, зазор між діафрагмою, позитивною пластиною та негативною пластиною великий, а іонний опір великий.

(8) Електроліт акумуляторної батареї не повністю проникає в позитивний і негативний електроди та діафрагму, а розрахунок електроліту недостатній, що також призведе до великого іонного опору батареї.

(9) Процес утворення поганий, поверхня графітового анода SEI нестабільна, що впливає на внутрішній опір батареї.

(10) Інші, такі як погана упаковка, погане зварювання вушок, витікання батареї та високий вміст вологи, мають великий вплив на внутрішній опір літієвих батарей.

По-друге, матеріали

(1) Опір анодних і анодних матеріалів великий.

(2) Вплив матеріалу діафрагми. Такі як товщина діафрагми, розмір пористості, розмір пор тощо. Товщина пов’язана з внутрішнім опором, чим тонше внутрішній опір, тим менше, щоб досягти високої потужності заряду та розряду. Якомога менша при певній механічній міцності, чим товща міцність на прокол, тим краще. Розмір пор і розмір пір діафрагми пов’язані з імпедансом іонного транспорту. Якщо розмір пор занадто малий, це збільшить іонний опір. Якщо розмір пор занадто великий, він не зможе повністю ізолювати дрібний позитивний і негативний порошок, що легко призведе до короткого замикання або буде пронизано дендритом літію.

(3) Вплив матеріалу електроліту. Іонна провідність і в’язкість електроліту пов’язані з іонним опором. Чим більше іонний опір передачі, тим більше внутрішній опір батареї і тим серйозніша поляризація в процесі заряджання та розрядження.

(4) Вплив позитивного матеріалу PVDF. Висока частка PVDF або висока молекулярна маса також призведе до високого внутрішнього опору літієвої батареї.

(5) Вплив позитивного провідного матеріалу. Вибір типу струмопровідного агента також є ключовим, наприклад SP, KS, провідний графіт, CNT, графен тощо, через різну морфологію, показники провідності літієвої батареї відносно різні, дуже важливо вибрати струмопровідний агент з високою провідністю і придатний для використання.

(6) вплив позитивних і негативних полюсних матеріалів. Товщина полюсного вуха мала, провідність погана, чистота використовуваного матеріалу невисока, провідність погана, а внутрішній опір батареї високий.

(7) мідна фольга окислюється і погано зварюється, а матеріал алюмінієвої фольги має погану провідність або оксид на поверхні, що також призведе до високого внутрішнього опору батареї.

Фото

Інші аспекти

(1) Відхилення приладу для перевірки внутрішнього опору. Прилад слід регулярно перевіряти, щоб запобігти неточним результатам випробувань, викликаним неточним приладом.

(2) Ненормальний внутрішній опір батареї, спричинений неправильною роботою.

(3) Погане виробниче середовище, наприклад, поганий контроль над пилом і вологою. Цеховий пил перевищує норматив, призведе до підвищення внутрішнього опору батареї, посилюється саморозряд. Висока вологість у майстерні, що також негативно впливає на роботу літієвого акумулятора.