Los principales factores que afectan a la resistencia interna de las baterías de litio

Con el uso de la batería de litio, el rendimiento de la batería se deteriora constantemente, manifestándose principalmente como deterioro de la capacidad, aumento de la resistencia interna, disminución de la potencia, etc.el cambio de la resistencia interna de la batería se ve afectado por la temperaturaPor lo tanto, este trabajo expone principalmente los factores que afectan a la resistencia interna de la batería desde los aspectos del diseño de la estructura de la batería,rendimiento de las materias primas, las condiciones de procesamiento y uso.

Impacto del diseño estructural

En el diseño de la estructura de la batería, además del remachamiento y soldadura de la estructura de la batería misma, el número,El tamaño y la posición del oído del poste de la batería afectan directamente a la resistencia interna de la batería.En cierta medida, el aumento del número de orejas polares puede reducir efectivamente la resistencia interna de la batería. La posición de la oreja del poste también puede afectar la resistencia interna de la batería.La posición del polo del oído en la cabeza de la placa de electrodo positivo y negativo tiene la mayor resistencia interna, y en comparación con la batería de bobina, la batería laminada es equivalente a docenas de pequeñas baterías en paralelo, y su resistencia interna es menor.

Impacto de las materias primas en el rendimiento

1 Material activo de los electrodos positivo y negativo

El material del cátodo en la batería de litio es el lado de almacenamiento de Li, que determina más el rendimiento de la batería de litio.El material del cátodo mejora principalmente la capacidad de conducción de electrones entre las partículas mediante recubrimiento y dopadoPor ejemplo, después de dopar con Ni, la fuerza del enlace P-O se mejora, la estructura de LiFePO4 / C se estabiliza y el volumen de la célula cristalina se optimiza.que puede reducir eficazmente la impedancia de transferencia de carga del material del cátodo.

Y el análisis de simulación del modelo de acoplamiento térmico electroquímico muestra que el gran aumento de la polarización de activación, especialmente la polarización de activación del electrodo negativo,Es la razón principal de la seria polarizaciónLa reducción del tamaño de partícula del electrodo negativo puede reducir efectivamente la polarización de activación del electrodo negativo en un 45% cuando el tamaño de partícula de fase sólida del electrodo negativo disminuye a la mitad.Por lo tanto, en términos de diseño de la batería, también es esencial la mejora del material del electrodo positivo y negativo en sí.

2- El conductor.

El grafito y el negro de carbono se utilizan ampliamente en el campo de la batería de litio debido a su buen rendimiento.el rendimiento de la batería de la relación del electrodo positivo añadido agente conductor negro de carbono es mejor, debido a que el agente conductor del grafito tiene una morfología de partículas de hoja, lo que hace que el coeficiente de enrollamiento de los poros debajo de la relación grande,que es fácil de aparecer el fenómeno de que el proceso de difusión de fase líquida de Li limita la capacidad de descarga.La batería con CNTs tiene menos resistencia interna, porque en comparación con el grafito / negro de carbono y el punto de contacto del material activo,el nanotubo de carbono fibroso está en contacto directo con el material activo, lo que puede reducir la impedancia de interfaz de la batería.

Tres episodios de fluidos

La reducción de la resistencia de la interfaz entre el colector de fluidos y el material activo y la mejora de la resistencia de la unión entre ellos es un medio importante para mejorar el rendimiento de la batería de litio.El revestimiento de carbono conductor en la superficie de la lámina de aluminio y el tratamiento de corona de la lámina de aluminio pueden reducir eficazmente la impedancia de la interfaz de la bateríaEn comparación con la lámina de aluminio ordinaria, el uso de lámina de aluminio recubierta de carbono puede reducir la resistencia interna de la batería en aproximadamente un 65%.y puede reducir el aumento de la batería en el proceso de uso.

La resistencia interna de CA de la lámina de aluminio tratada con corona se puede reducir en aproximadamente 20%.la resistencia interna de CC es pequeña y el aumento es gradualmente menor con el aumento de la profundidad de descarga.

4 El diafragma

La conducción iónica dentro de la batería depende de la difusión de iones de litio en el electrolito a través de los poros del diafragma.La capacidad de absorción de humedad del diafragma es clave para formar un buen canal de flujo iónicoCuando el diafragma tiene una mayor absorción de líquido y una estructura porosa, puede mejorar la conductividad, reducir la impedancia de la batería y mejorar el rendimiento multiplicador de la batería.Comparado con la membrana básica ordinaria, el diafragma de cerámica y el diafragma revestido no sólo pueden mejorar en gran medida la resistencia a la contracción de la diafragma a altas temperaturas,pero también mejoran la absorción de líquidos y la capacidad de humedecimiento del diafragmaLa adición de una capa cerámica de SiO2 en el diafragma PP puede aumentar el volumen de absorción de líquido del diafragma en un 17%.Pintura de 1 m de PVDF-HFP en el diafragma compuesto de PP / PE aumentó el aspirado del diafragma del 70% al 82%, y la resistencia interna de la célula disminuyó en más del 20%.

Impacto de los factores de proceso

1 La pulpa

La uniformidad de la dispersión del estiércol durante el cierre del estiércol afecta a si el agente conductor puede dispersarse uniformemente en la sustancia activa y en contacto estrecho con ella,que está relacionado con la resistencia interna de la bateríaAl aumentar la dispersión a alta velocidad, se puede mejorar la uniformidad de la dispersión de la suspensión y, cuanto más pequeña sea la resistencia interna de la batería.La uniformidad de distribución del agente conductor en el electrodo puede mejorarse y la polarización electroquímica.

2 toneladas de tejido

La densidad facial es uno de los parámetros clave del diseño de la batería.el aumento de la densidad extremadamente unilateral está destinado a reducir la longitud total del fluido y el diafragmaPor lo tanto, dentro de un cierto rango, la resistencia interna de la batería disminuye con el aumento de la densidad superficial.Durante el recubrimiento y el secado, la migración de las moléculas del disolvente está estrechamente relacionada con la temperatura del horno, lo que afecta directamente a la distribución del aglutinante y del agente conductor en el electrodo,y luego afecta a la formación de red conductiva dentro del electrodoPor lo tanto, la temperatura de revestimiento y secado es también un proceso importante para optimizar el rendimiento de la batería.

3 Presión de rodamiento

Hasta cierto punto, la resistencia interna de la batería disminuye a medida que aumenta la densidad de compactación, porque la densidad de compactación aumenta,la distancia entre las partículas de la materia prima disminuye, cuanto mayor sea el contacto entre las partículas, mayor sea el puente y los canales conductores, disminuye la impedancia de la batería.El espesor de la presión del rodillo diferente tiene un gran impacto en la resistencia interna de la bateríaCuando el espesor de presión del rodillo es grande, la resistencia de contacto entre la sustancia activa y el fluido de recogida aumenta debido a que el material activo no se rodea con fuerza.y la resistencia interna de la batería aumenta.Y la superficie del electrodo positivo de la batería con un grosor de presión de rodillo grande después del ciclo de la batería produce grietas,que aumentará aún más la resistencia de contacto entre el tensioactivo de la placa del electrodo y el colector de fluidos.

4. Tiempo de rotación de la hoja polar

El tiempo de retención diferente afecta a la resistencia interna de la placa positiva.la resistencia interna de la batería aumenta lentamente debido a la influencia del revestimiento de carbono de fosfato de hierro y litioCuando el tiempo de retención es más largo (más de 23h), la reacción del fosfato de hierro de litio y el agua y la unión del adhesivo aumentan significativamente.el tiempo de rotación de la lámina del poste debe ser estrictamente controlado en la producción real.

5 Inyección

La conductividad iónica del electrolito determina la resistencia interna y las características multiplicadoras de la batería.La conductividad del electrolito es inversamente proporcional al rango de viscosidad del disolvente, y también se ve afectada por la concentración de sal de litio y el tamaño del anión.La cantidad de inyección de líquido y el tiempo de infiltración después de la inyección de líquido también afectan directamente a la resistencia interna de la bateríaUna menor cantidad de inyección de líquido o un tiempo de infiltración insuficiente causarán una gran resistencia interna de la batería, afectando así a la capacidad de la batería.

Uso de efectos de condición

1 temperatura

El efecto de la temperatura en el tamaño de la resistencia interna es obvio, cuanto más baja es la temperatura, más lenta es la transmisión de iones dentro de la batería,cuanto mayor sea la resistencia interna de la bateríaLa impedancia de la batería se puede dividir en impedancia de fase del cuerpo, impedancia de membrana SEI e impedancia de transferencia de carga.La impedancia de fase corporal y la impedancia de membrana SEI se ven afectadas principalmente por la conductividad iónica del electrolito, y la tendencia de cambio a baja temperatura es consistente con la tendencia de cambio de conductividad del electrolito.Comparado con el aumento de la impedancia de fase del cuerpo y la resistencia de la membrana SEI a baja temperatura, la impedancia de reacción de carga es más significativa con el aumento de la disminución de la temperatura.la proporción de la impedancia de reacción de carga en la resistencia interna total de la batería alcanza casi el 100%.

2 SOC

Cuando la batería está en diferentes SOC, el tamaño de la resistencia interna no es el mismo, especialmente la resistencia CC afecta directamente el rendimiento de la batería,que refleje el rendimiento de la batería en estado real: la resistencia dc de la batería de litio aumenta con el aumento de la profundidad de descarga de la batería DOD, en un 10% ~ 80% del tamaño de la resistencia del intervalo de descarga prácticamente sin cambios,generalmente en la profundidad de descarga profunda de la resistencia interna aumentó significativamente.

3 Almacenamiento

Con el aumento del tiempo de almacenamiento de la batería de iones de litio, la batería sigue envejeciendo y su resistencia interna aumenta constantemente.Los diferentes tipos de baterías de litio tienen diferentes grados de cambio de resistencia interna.Después de un largo período de almacenamiento de 9 a 10 meses, la tasa de aumento de la resistencia interna de las baterías LFP es mayor que la de las baterías NCA y NCM.La tasa de aumento de la resistencia interna está relacionada con el tiempo de almacenamiento, temperatura de almacenamiento y SOC de almacenamiento. Stroe et al. cuantificaron la relación entre las baterías LFP / C durante 24 a 36 meses (como sigue):

Específicamente, temperatura en K, SOC en porcentaje, y tiempo en meses.

4 recidiva

Ya sea en almacenamiento o en circulación, el impacto de la temperatura en la resistencia interna de la batería es constante, cuanto mayor sea la temperatura del ciclo, mayor será la tasa de aumento de la resistencia interna.Diferentes intervalos de ciclo tienen diferentes efectos en la resistencia interna de la bateríaLa resistencia interna de la batería aumenta con la mejora de la profundidad de carga y descarga.y el aumento de la resistencia interna es proporcional al fortalecimiento de la carga y la profundidad de descarga.

Además de la influencia de la carga y la profundidad de descarga, también se ve afectado el voltaje de carga: el límite de voltaje de carga demasiado bajo o demasiado alto hará que la impedancia de la interfaz del electrodo,Zheng que la batería LFP / C en el ciclo de la tensión de carga óptima es de 3.9~4.3V, los experimentos encontraron que el voltaje límite demasiado bajo no puede formar película de pasivación,y el límite de voltaje demasiado alto conducirá al electrolito en el producto de baja conductividad de descomposición de la oxidación de la superficie del electrodo LiFePO4.

5 Otros

La batería de litio de los vehículos experimentará inevitablemente malas condiciones de la carretera en la aplicación práctica.Pero el estudio ha encontrado que el ambiente de vibración de la batería de litio en el proceso de aplicación casi no tiene ningún impacto en la resistencia interna de la batería de litio.

La resistencia interna es un parámetro importante para medir el rendimiento energético de los iones de litio y evaluar la duración de la batería.Cuanto peor sea el rendimiento multiplicador de la bateríaLa resistencia interna está relacionada con la estructura de la batería, las características del material de la batería y el proceso de fabricación.y cambios con la temperatura ambiente y el estado de cargaPor lo tanto, el desarrollo de una batería de baja resistencia interna es la clave para mejorar el rendimiento de la batería.y es de gran importancia práctica para dominar la ley de cambio de la resistencia de vida de la batería interna