Παράγοντες που επηρεάζουν την εσωτερική αντίσταση των μπαταριών ιόντων λιθίου

Παράγοντες που επηρεάζουν την εσωτερική αντίσταση των μπαταριών ιόντων λιθίου

Με τη χρήση μπαταριών λιθίου, η απόδοσή τους συνεχίζει να μειώνεται, που εκδηλώνεται κυρίως ως αποσύνθεση χωρητικότητας, αύξηση εσωτερικής αντίστασης, μείωση ισχύος κ.λπ. Οι αλλαγές στην εσωτερική αντίσταση της μπαταρίας επηρεάζονται από διάφορες συνθήκες χρήσης όπως η θερμοκρασία και το βάθος εκφόρτισης. Ως εκ τούτου, οι παράγοντες που επηρεάζουν την εσωτερική αντίσταση της μπαταρίας αναλύθηκαν ως προς τον σχεδιασμό της δομής της μπαταρίας, την απόδοση της πρώτης ύλης, τη διαδικασία κατασκευής και τις συνθήκες χρήσης.

Αντίσταση είναι η αντίσταση που παρουσιάζεται από το ρεύμα που διαρρέει το εσωτερικό μιας μπαταρίας λιθίου κατά τη λειτουργία. Συνήθως, η εσωτερική αντίσταση των μπαταριών λιθίου χωρίζεται σε ωμική εσωτερική αντίσταση και πολωμένη εσωτερική αντίσταση. Η ωμική εσωτερική αντίσταση αποτελείται από υλικό ηλεκτροδίου, ηλεκτρολύτη, αντίσταση διαφράγματος και αντίσταση επαφής διαφόρων μερών. Η εσωτερική αντίσταση πόλωσης αναφέρεται στην αντίσταση που προκαλείται από την πόλωση κατά τη διάρκεια ηλεκτροχημικών αντιδράσεων, συμπεριλαμβανομένης της εσωτερικής αντίστασης ηλεκτροχημικής πόλωσης και της εσωτερικής αντίστασης πόλωσης συγκέντρωσης. Η ωμική εσωτερική αντίσταση μιας μπαταρίας καθορίζεται από τη συνολική αγωγιμότητα της μπαταρίας και η εσωτερική αντίσταση πόλωσης της μπαταρίας προσδιορίζεται από τον συντελεστή διάχυσης στερεάς κατάστασης των ιόντων λιθίου στο ενεργό υλικό του ηλεκτροδίου.

Ωμική αντίσταση

Η ωμική εσωτερική αντίσταση χωρίζεται κυρίως σε τρία μέρη: σύνθετη αντίσταση ιόντων, σύνθετη αντίσταση ηλεκτρονίων και αντίσταση επαφής. Ελπίζουμε ότι η εσωτερική αντίσταση των μπαταριών λιθίου θα μειωθεί καθώς γίνονται μικρότερες, επομένως πρέπει να ληφθούν συγκεκριμένα μέτρα για τη μείωση της εσωτερικής αντίστασης ωμικών με βάση αυτές τις τρεις πτυχές.

Αντίσταση ιόντων

Η αντίσταση ιόντων μιας μπαταρίας λιθίου αναφέρεται στην αντίσταση που παρουσιάζεται από τη μετάδοση ιόντων λιθίου μέσα στην μπαταρία. Η ταχύτητα μετανάστευσης των ιόντων λιθίου και η ταχύτητα αγωγής ηλεκτρονίων παίζουν εξίσου σημαντικούς ρόλους στις μπαταρίες λιθίου και η αντίσταση ιόντων επηρεάζεται κυρίως από τα θετικά και αρνητικά υλικά ηλεκτροδίων, τους διαχωριστές και τον ηλεκτρολύτη. Για να μειωθεί η αντίσταση ιόντων, τα ακόλουθα σημεία πρέπει να γίνουν σωστά:

Βεβαιωθείτε ότι τα υλικά του θετικού και του αρνητικού ηλεκτροδίου και ο ηλεκτρολύτης έχουν καλή διαβρεξιμότητα

Κατά το σχεδιασμό του ηλεκτροδίου, είναι απαραίτητο να επιλέξετε την κατάλληλη πυκνότητα συμπίεσης. Εάν η πυκνότητα συμπίεσης είναι πολύ υψηλή, ο ηλεκτρολύτης δεν είναι εύκολο να εμποτιστεί και θα αυξήσει την αντίσταση ιόντων. Για το αρνητικό ηλεκτρόδιο, εάν το φιλμ SEI που σχηματίζεται στην επιφάνεια του ενεργού υλικού κατά την πρώτη φόρτιση και εκφόρτιση είναι πολύ παχύ, θα αυξήσει επίσης την αντίσταση ιόντων. Σε αυτήν την περίπτωση, είναι απαραίτητο να ρυθμίσετε τη διαδικασία σχηματισμού μπαταρίας για να λύσετε το πρόβλημα.

Η επίδραση του ηλεκτρολύτη

Ο ηλεκτρολύτης πρέπει να έχει την κατάλληλη συγκέντρωση, ιξώδες και αγωγιμότητα. Όταν το ιξώδες του ηλεκτρολύτη είναι πολύ υψηλό, δεν ευνοεί τη διείσδυση μεταξύ αυτού και των δραστικών ουσιών των θετικών και αρνητικών ηλεκτροδίων. Ταυτόχρονα, ο ηλεκτρολύτης απαιτεί επίσης χαμηλότερη συγκέντρωση, η οποία είναι επίσης δυσμενής για τη ροή και τη διείσδυσή του εάν η συγκέντρωση είναι πολύ υψηλή. Η αγωγιμότητα του ηλεκτρολύτη είναι ο πιο σημαντικός παράγοντας που επηρεάζει την αντίσταση ιόντων, ο οποίος καθορίζει τη μετανάστευση των ιόντων.

Η επίδραση του διαφράγματος στην αντίσταση ιόντων

Οι κύριοι παράγοντες που επηρεάζουν τη μεμβράνη στην αντίσταση ιόντων περιλαμβάνουν: κατανομή ηλεκτρολυτών στη μεμβράνη, περιοχή μεμβράνης, πάχος, μέγεθος πόρων, πορώδες και συντελεστή στρέψης. Για τα κεραμικά διαφράγματα, είναι επίσης απαραίτητο να αποτρέψετε τα κεραμικά σωματίδια από το να μπλοκάρουν τους πόρους του διαφράγματος, κάτι που δεν ευνοεί τη διέλευση ιόντων. Ενώ διασφαλίζεται ότι ο ηλεκτρολύτης διεισδύει πλήρως στη μεμβράνη, δεν θα πρέπει να υπάρχει υπολειπόμενος ηλεκτρολύτης σε αυτήν, μειώνοντας την αποτελεσματικότητα της χρήσης ηλεκτρολύτη.

Ηλεκτρονική αντίσταση

Υπάρχουν πολλοί παράγοντες που επηρεάζουν την ηλεκτρονική σύνθετη αντίσταση και μπορούν να γίνουν βελτιώσεις από πτυχές όπως υλικά και διαδικασίες.

Πλάκες θετικών και αρνητικών ηλεκτροδίων

Οι κύριοι παράγοντες που επηρεάζουν την ηλεκτρονική σύνθετη αντίσταση των θετικών και αρνητικών πλακών ηλεκτροδίων είναι: η επαφή μεταξύ του ενεργού υλικού και του συλλέκτη, οι παράγοντες του ίδιου του ζωντανού υλικού και οι παράμετροι της πλάκας του ηλεκτροδίου. Το ζωντανό υλικό πρέπει να έχει πλήρη επαφή με την επιφάνεια του συλλέκτη, κάτι που μπορεί να ληφθεί υπόψη από την πρόσφυση του φύλλου χαλκού συλλέκτη, του υποστρώματος του φύλλου αλουμινίου και του πολτού θετικού και αρνητικού ηλεκτροδίου. Το πορώδες του ίδιου του ζωντανού υλικού, τα επιφανειακά υποπροϊόντα των σωματιδίων και η ανομοιόμορφη ανάμειξη με αγώγιμους παράγοντες μπορούν όλα να προκαλέσουν αλλαγές στην ηλεκτρονική σύνθετη αντίσταση. Οι παράμετροι της πλάκας του ηλεκτροδίου, όπως η χαμηλή πυκνότητα της ζωντανής ύλης και τα μεγάλα κενά σωματιδίων, δεν ευνοούν την αγωγιμότητα των ηλεκτρονίων.

Διαχωριστές

Οι κύριοι παράγοντες που επηρεάζουν το διάφραγμα στην ηλεκτρονική σύνθετη αντίσταση περιλαμβάνουν: το πάχος του διαφράγματος, το πορώδες και τα υποπροϊόντα κατά τη διαδικασία φόρτισης και εκφόρτισης. Τα δύο πρώτα είναι εύκολα κατανοητά. Μετά την αποσυναρμολόγηση της κυψέλης της μπαταρίας, συχνά διαπιστώνεται ότι υπάρχει ένα παχύ στρώμα καφέ υλικού στο διάφραγμα, συμπεριλαμβανομένου του αρνητικού ηλεκτροδίου γραφίτη και των υποπροϊόντων της αντίδρασης, το οποίο μπορεί να προκαλέσει απόφραξη της οπής του διαφράγματος και να μειώσει τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας.

Υπόστρωμα συλλογής υγρών

Το υλικό, το πάχος, το πλάτος και ο βαθμός επαφής μεταξύ του συλλέκτη και του ηλεκτροδίου μπορούν όλα να επηρεάσουν την ηλεκτρονική αντίσταση. Η συλλογή υγρών απαιτεί την επιλογή υποστρώματος που δεν έχει οξειδωθεί ή παθητικοποιηθεί, διαφορετικά θα επηρεάσει το μέγεθος της σύνθετης αντίστασης. Η κακή συγκόλληση μεταξύ φύλλου αλουμινίου χαλκού και αυτιών ηλεκτροδίου μπορεί επίσης να επηρεάσει την ηλεκτρονική σύνθετη αντίσταση.

Εμπέδηση επαφής

Η αντίσταση επαφής σχηματίζεται μεταξύ της επαφής φύλλου αλουμινίου χαλκού και ζωντανού υλικού και είναι απαραίτητο να εστιάσουμε στην πρόσφυση της πάστας θετικού και αρνητικού ηλεκτροδίου.

Εσωτερική αντίσταση πόλωσης

Το φαινόμενο της απόκλισης του δυναμικού του ηλεκτροδίου από το δυναμικό του ηλεκτροδίου ισορροπίας όταν το ρεύμα διέρχεται από το ηλεκτρόδιο ονομάζεται πόλωση ηλεκτροδίου. Η πόλωση περιλαμβάνει ωμική πόλωση, ηλεκτροχημική πόλωση και πόλωση συγκέντρωσης. Η αντίσταση πόλωσης αναφέρεται στην εσωτερική αντίσταση που προκαλείται από την πόλωση μεταξύ των θετικών και αρνητικών ηλεκτροδίων μιας μπαταρίας κατά τη διάρκεια ηλεκτροχημικών αντιδράσεων. Μπορεί να αντικατοπτρίζει τη συνοχή εντός της μπαταρίας, αλλά δεν είναι κατάλληλο για παραγωγή λόγω της επίδρασης λειτουργιών και μεθόδων. Η εσωτερική αντίσταση πόλωσης δεν είναι σταθερή και αλλάζει συνεχώς με την πάροδο του χρόνου κατά τη διάρκεια της διαδικασίας φόρτισης και εκφόρτισης. Αυτό συμβαίνει γιατί η σύνθεση των δραστικών ουσιών, η συγκέντρωση και η θερμοκρασία του ηλεκτρολύτη αλλάζουν συνεχώς. Η ωμική εσωτερική αντίσταση ακολουθεί τον ωμικό νόμο και η εσωτερική αντίσταση της πόλωσης αυξάνεται με την αύξηση της πυκνότητας ρεύματος, αλλά δεν είναι μια γραμμική σχέση. Συχνά αυξάνεται γραμμικά με το λογάριθμο της πυκνότητας ρεύματος.

Επίδραση δομικού σχεδιασμού

Στο σχεδιασμό των δομών της μπαταρίας, εκτός από το πριτσίνωμα και τη συγκόλληση των ίδιων των δομικών στοιχείων της μπαταρίας, ο αριθμός, το μέγεθος, η θέση και άλλοι παράγοντες του αυτιού της μπαταρίας επηρεάζουν άμεσα την εσωτερική αντίσταση της μπαταρίας. Σε κάποιο βαθμό, η αύξηση του αριθμού των αυτιών των πόλων μπορεί να μειώσει αποτελεσματικά την εσωτερική αντίσταση της μπαταρίας. Η θέση του αυτιού του πόλου επηρεάζει επίσης την εσωτερική αντίσταση της μπαταρίας. Η μπαταρία περιέλιξης με τη θέση του αυτιού του πόλου στην κορυφή του θετικού και του αρνητικού πόλου έχει την υψηλότερη εσωτερική αντίσταση και σε σύγκριση με την μπαταρία περιέλιξης, η στοιβαγμένη μπαταρία ισοδυναμεί με δεκάδες μικρές μπαταρίες παράλληλα και η εσωτερική της αντίσταση είναι μικρότερη .

Επίπτωση στην απόδοση της πρώτης ύλης

Θετικά και αρνητικά ενεργά υλικά

Το θετικό υλικό ηλεκτροδίων στις μπαταρίες λιθίου είναι αυτό που αποθηκεύει το λίθιο, το οποίο καθορίζει περισσότερο την απόδοση της μπαταρίας. Το υλικό του θετικού ηλεκτροδίου βελτιώνει κυρίως την ηλεκτρονική αγωγιμότητα μεταξύ των σωματιδίων μέσω της επικάλυψης και του ντόπινγκ. Το ντόπινγκ Ni ενισχύει την αντοχή των δεσμών P-O, σταθεροποιεί τη δομή του LiFePO4/C, βελτιστοποιεί τον όγκο της κυψέλης και μειώνει αποτελεσματικά την αντίσταση μεταφοράς φορτίου του υλικού του θετικού ηλεκτροδίου. Η σημαντική αύξηση της πόλωσης ενεργοποίησης, ειδικά στην πόλωση ενεργοποίησης αρνητικών ηλεκτροδίων, είναι ο κύριος λόγος για την έντονη πόλωση. Η μείωση του μεγέθους των σωματιδίων του αρνητικού ηλεκτροδίου μπορεί να μειώσει αποτελεσματικά την πόλωση ενεργοποίησης του αρνητικού ηλεκτροδίου. Όταν το μέγεθος των στερεών σωματιδίων του αρνητικού ηλεκτροδίου μειωθεί στο μισό, η πόλωση ενεργοποίησης μπορεί να μειωθεί κατά 45%. Ως εκ τούτου, όσον αφορά τον σχεδιασμό της μπαταρίας, η έρευνα για τη βελτίωση των ίδιων των θετικών και αρνητικών υλικών ηλεκτροδίων είναι επίσης απαραίτητη.

Αγώγιμος πράκτορας

Ο γραφίτης και η αιθάλη χρησιμοποιούνται ευρέως στον τομέα των μπαταριών λιθίου λόγω της εξαιρετικής τους απόδοσης. Σε σύγκριση με αγώγιμους παράγοντες τύπου γραφίτη, η προσθήκη αγώγιμων παραγόντων μαύρου άνθρακα στο θετικό ηλεκτρόδιο έχει καλύτερη απόδοση ρυθμού της μπαταρίας, επειδή οι αγώγιμοι παράγοντες τύπου γραφίτη έχουν μορφολογία σωματιδίων σαν νιφάδα, η οποία προκαλεί σημαντική αύξηση του συντελεστή στρέψης πόρων σε υψηλούς ρυθμούς. και είναι επιρρεπής στο φαινόμενο της διάχυσης υγρής φάσης Li που περιορίζει την ικανότητα εκκένωσης. Η μπαταρία με προσθήκη CNTs έχει μικρότερη εσωτερική αντίσταση επειδή σε σύγκριση με την σημειακή επαφή μεταξύ γραφίτη/μαύρου άνθρακα και ενεργού υλικού, οι ινώδεις νανοσωλήνες άνθρακα βρίσκονται σε ευθεία επαφή με το ενεργό υλικό, γεγονός που μπορεί να μειώσει την αντίσταση διεπαφής της μπαταρίας.

Συλλεκτικό υγρό

Η μείωση της αντίστασης διεπαφής μεταξύ του συλλέκτη και του ενεργού υλικού και η βελτίωση της αντοχής συγκόλλησης μεταξύ των δύο είναι σημαντικά μέσα για τη βελτίωση της απόδοσης των μπαταριών λιθίου. Η επίστρωση αγώγιμου επίστρωσης άνθρακα στην επιφάνεια του φύλλου αλουμινίου και η διεξαγωγή επεξεργασίας κορώνας στο φύλλο αλουμινίου μπορεί να μειώσει αποτελεσματικά την αντίσταση διεπαφής της μπαταρίας. Σε σύγκριση με το συμβατικό φύλλο αλουμινίου, η χρήση φύλλου αλουμινίου με επικάλυψη άνθρακα μπορεί να μειώσει την εσωτερική αντίσταση της μπαταρίας κατά περίπου 65% και να μειώσει την αύξηση της εσωτερικής αντίστασης κατά τη χρήση. Η εσωτερική αντίσταση AC του φύλλου αλουμινίου που έχει υποστεί επεξεργασία με κορώνα μπορεί να μειωθεί κατά περίπου 20%. Στο εύρος που χρησιμοποιείται συνήθως από 20% έως 90% SOC, η συνολική εσωτερική αντίσταση DC είναι σχετικά μικρή και η αύξησή της μειώνεται σταδιακά με την αύξηση του βάθους εκφόρτισης.

Διαχωριστές

Η αγωγιμότητα των ιόντων μέσα στην μπαταρία εξαρτάται από τη διάχυση των ιόντων λιθίου μέσω της πορώδους μεμβράνης στον ηλεκτρολύτη. Η ικανότητα απορρόφησης υγρών και διαβροχής της μεμβράνης είναι το κλειδί για το σχηματισμό ενός καλού καναλιού ροής ιόντων. Όταν η μεμβράνη έχει υψηλότερο ρυθμό απορρόφησης υγρού και πορώδη δομή, μπορεί να βελτιώσει την αγωγιμότητα, να μειώσει την αντίσταση της μπαταρίας και να βελτιώσει την απόδοση του ρυθμού της μπαταρίας. Σε σύγκριση με τις συνηθισμένες μεμβράνες βάσης, οι κεραμικές μεμβράνες και οι επικαλυμμένες μεμβράνες μπορούν όχι μόνο να βελτιώσουν σημαντικά την αντίσταση συρρίκνωσης της μεμβράνης σε υψηλή θερμοκρασία, αλλά και να ενισχύσουν την απορρόφηση υγρών και την ικανότητα διαβροχής της. Η προσθήκη κεραμικών επικαλύψεων SiO2 σε μεμβράνες PP μπορεί να αυξήσει την ικανότητα απορρόφησης υγρών της μεμβράνης κατά 17%. Εφαρμόστε 1 στη σύνθετη μεμβράνη PP/PE μ Το PVDF-HFP του m αυξάνει τον ρυθμό αναρρόφησης της μεμβράνης από 70% σε 82%, και η εσωτερική αντίσταση του στοιχείου μειώνεται περισσότερο από 20%.

Οι παράγοντες που επηρεάζουν την εσωτερική αντίσταση των μπαταριών όσον αφορά τη διαδικασία κατασκευής και τις συνθήκες χρήσης περιλαμβάνουν κυρίως:

Οι παράγοντες της διαδικασίας επηρεάζουν

Λωρίδες

Η ομοιομορφία της διασποράς του πολτού κατά την ανάμιξη του πολτού επηρεάζει το αν ο αγώγιμος παράγοντας μπορεί να διασκορπιστεί ομοιόμορφα στο ενεργό υλικό και να έρθει σε στενή επαφή με αυτό, κάτι που σχετίζεται με την εσωτερική αντίσταση της μπαταρίας. Αυξάνοντας τη διασπορά υψηλής ταχύτητας, η ομοιομορφία της διασποράς του πολτού μπορεί να βελτιωθεί, με αποτέλεσμα τη μικρότερη εσωτερική αντίσταση της μπαταρίας. Με την προσθήκη επιφανειοδραστικών, η ομοιομορφία της κατανομής των αγώγιμων παραγόντων στο ηλεκτρόδιο μπορεί να βελτιωθεί και η ηλεκτροχημική πόλωση μπορεί να μειωθεί για να αυξηθεί η διάμεση τάση εκφόρτισης.

Επένδυση

Η επιφανειακή πυκνότητα είναι μια από τις βασικές παραμέτρους στο σχεδιασμό της μπαταρίας. Όταν η χωρητικότητα της μπαταρίας είναι σταθερή, η αύξηση της πυκνότητας της επιφάνειας του ηλεκτροδίου θα μειώσει αναπόφευκτα το συνολικό μήκος του συλλέκτη και του διαχωριστή και η ωμική εσωτερική αντίσταση της μπαταρίας θα μειωθεί επίσης. Επομένως, μέσα σε ένα συγκεκριμένο εύρος, η εσωτερική αντίσταση της μπαταρίας μειώνεται με την αύξηση της πυκνότητας της επιφάνειας. Η μετανάστευση και η αποκόλληση των μορίων του διαλύτη κατά την επίστρωση και το στέγνωμα σχετίζονται στενά με τη θερμοκρασία του φούρνου, η οποία επηρεάζει άμεσα την κατανομή των συγκολλητικών και των αγώγιμων παραγόντων μέσα στο ηλεκτρόδιο, επηρεάζοντας έτσι τον σχηματισμό αγώγιμων πλεγμάτων μέσα στο ηλεκτρόδιο. Επομένως, η θερμοκρασία επίστρωσης και στεγνώματος είναι επίσης μια σημαντική διαδικασία για τη βελτιστοποίηση της απόδοσης της μπαταρίας.

Πρεσάρισμα κυλίνδρων

Σε κάποιο βαθμό, η εσωτερική αντίσταση της μπαταρίας μειώνεται με την αύξηση της πυκνότητας συμπίεσης, καθώς αυξάνεται η πυκνότητα συμπίεσης, η απόσταση μεταξύ των σωματιδίων της πρώτης ύλης μειώνεται, όσο περισσότερη επαφή μεταξύ των σωματιδίων, τόσο πιο αγώγιμες γέφυρες και κανάλια και η αντίσταση της μπαταρίας μειώνεται. Ο έλεγχος της πυκνότητας συμπίεσης επιτυγχάνεται κυρίως μέσω του πάχους έλασης. Τα διαφορετικά πάχη έλασης έχουν σημαντικό αντίκτυπο στην εσωτερική αντίσταση των μπαταριών. Όταν το πάχος κύλισης είναι μεγάλο, η αντίσταση επαφής μεταξύ της δραστικής ουσίας και του συλλέκτη αυξάνεται λόγω της αδυναμίας της δραστικής ουσίας να κυλήσει σφιχτά, με αποτέλεσμα την αύξηση της εσωτερικής αντίστασης της μπαταρίας. Και μετά τον κύκλο της μπαταρίας, εμφανίζονται ρωγμές στην επιφάνεια του θετικού ηλεκτροδίου της μπαταρίας με μεγαλύτερο πάχος κύλισης, γεγονός που θα αυξήσει περαιτέρω την αντίσταση επαφής μεταξύ της επιφανειοδραστικής ουσίας του ηλεκτροδίου και του συλλέκτη.

Χρόνος κύκλου εργασιών στο pole piece

Οι διαφορετικοί χρόνοι αποθήκευσης του θετικού ηλεκτροδίου έχουν σημαντικό αντίκτυπο στην εσωτερική αντίσταση της μπαταρίας. Ο χρόνος αποθήκευσης στο ράφι είναι σχετικά σύντομος και η εσωτερική αντίσταση της μπαταρίας αυξάνεται αργά λόγω της αλληλεπίδρασης μεταξύ του στρώματος επικάλυψης άνθρακα στην επιφάνεια του φωσφορικού σιδήρου λιθίου και του φωσφορικού σιδήρου λιθίου. Όταν μένει αχρησιμοποίητη για μεγάλο χρονικό διάστημα (πάνω από 23 ώρες), η εσωτερική αντίσταση της μπαταρίας αυξάνεται πιο σημαντικά λόγω της συνδυασμένης επίδρασης της αντίδρασης μεταξύ φωσφορικού σιδήρου λιθίου και νερού και της επίδρασης συγκόλλησης της κόλλας. Επομένως, στην πραγματική παραγωγή, είναι απαραίτητο να ελέγχεται αυστηρά ο χρόνος εναλλαγής των πλακών ηλεκτροδίων.

Ενεση

Η ιοντική αγωγιμότητα του ηλεκτρολύτη καθορίζει την εσωτερική αντίσταση και τα χαρακτηριστικά ταχύτητας της μπαταρίας. Η αγωγιμότητα του ηλεκτρολύτη είναι αντιστρόφως ανάλογη με το εύρος του ιξώδους του διαλύτη και επηρεάζεται επίσης από τη συγκέντρωση των αλάτων λιθίου και το μέγεθος των ανιόντων. Εκτός από τη βελτιστοποίηση της έρευνας αγωγιμότητας, η ποσότητα του υγρού που εγχέεται και ο χρόνος εμποτισμού μετά την έγχυση επηρεάζουν επίσης άμεσα την εσωτερική αντίσταση της μπαταρίας. Η έγχυση μικρής ποσότητας υγρού ή ο ανεπαρκής χρόνος εμποτισμού μπορεί να προκαλέσει την υπερβολική υψηλή εσωτερική αντίσταση της μπαταρίας, επηρεάζοντας έτσι τη χωρητικότητα της μπαταρίας.

Επιπτώσεις των συνθηκών χρήσης

Θερμοκρασία

Η επίδραση της θερμοκρασίας στο μέγεθος της εσωτερικής αντίστασης είναι προφανής. Όσο χαμηλότερη είναι η θερμοκρασία, τόσο πιο αργή είναι η μεταφορά ιόντων μέσα στην μπαταρία και τόσο μεγαλύτερη είναι η εσωτερική αντίσταση της μπαταρίας. Η σύνθετη αντίσταση των μπαταριών μπορεί να χωριστεί σε χύδην σύνθετη αντίσταση, σύνθετη αντίσταση φιλμ SEI και αντίσταση μεταφοράς φορτίου. Η σύνθετη αντίσταση και η σύνθετη αντίσταση φιλμ SEI επηρεάζονται κυρίως από την αγωγιμότητα των ιόντων ηλεκτρολύτη και η τάση μεταβολής τους σε χαμηλές θερμοκρασίες είναι σύμφωνη με την τάση μεταβολής της αγωγιμότητας του ηλεκτρολύτη. Σε σύγκριση με την αύξηση της σύνθετης αντίστασης και της αντίστασης του φιλμ SEI σε χαμηλές θερμοκρασίες, η σύνθετη αντίσταση της αντίδρασης φορτίου αυξάνεται σημαντικά με τη μείωση της θερμοκρασίας. Κάτω από -20 ℃, η αντίσταση αντίδρασης φόρτισης αντιπροσωπεύει σχεδόν το 100% της συνολικής εσωτερικής αντίστασης της μπαταρίας.

SOC

Όταν η μπαταρία βρίσκεται σε διαφορετικό SOC, το μέγεθος της εσωτερικής αντίστασης ποικίλλει επίσης, ειδικά η εσωτερική αντίσταση DC επηρεάζει άμεσα την απόδοση ισχύος της μπαταρίας, η οποία αντανακλά την πραγματική απόδοση της μπαταρίας. Η εσωτερική αντίσταση DC των μπαταριών λιθίου αυξάνεται με την αύξηση του βάθους εκφόρτισης της μπαταρίας DOD και το μέγεθος της εσωτερικής αντίστασης παραμένει βασικά αμετάβλητο στο εύρος εκφόρτισης 10% έως 80%. Γενικά, η εσωτερική αντίσταση αυξάνεται σημαντικά σε μεγαλύτερα βάθη εκφόρτισης.

Αποθήκευση

Καθώς ο χρόνος αποθήκευσης των μπαταριών ιόντων λιθίου αυξάνεται, οι μπαταρίες συνεχίζουν να γερνούν και η εσωτερική τους αντίσταση συνεχίζει να αυξάνεται. Ο βαθμός διακύμανσης της εσωτερικής αντίστασης ποικίλλει μεταξύ διαφορετικών τύπων μπαταριών λιθίου. Μετά από 9 έως 10 μήνες αποθήκευσης, ο ρυθμός αύξησης της εσωτερικής αντίστασης των μπαταριών LFP είναι υψηλότερος από αυτόν των μπαταριών NCA και NCM. Ο ρυθμός αύξησης της εσωτερικής αντίστασης σχετίζεται με τον χρόνο αποθήκευσης, τη θερμοκρασία αποθήκευσης και το SOC αποθήκευσης

Κύκλος

Είτε πρόκειται για αποθήκευση είτε για ποδηλασία, η επίδραση της θερμοκρασίας στην εσωτερική αντίσταση της μπαταρίας είναι σταθερή. Όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία κύκλου, τόσο μεγαλύτερος είναι ο ρυθμός αύξησης της εσωτερικής αντίστασης. Η επίδραση των διαφορετικών διαστημάτων κύκλου στην εσωτερική αντίσταση των μπαταριών είναι επίσης διαφορετική. Η εσωτερική αντίσταση των μπαταριών αυξάνεται γρήγορα με την αύξηση του βάθους φόρτισης και εκφόρτισης και η αύξηση της εσωτερικής αντίστασης είναι ευθέως ανάλογη με την ενίσχυση του βάθους φόρτισης και εκφόρτισης. Εκτός από την επίδραση του βάθους φόρτισης και εκφόρτισης κατά τη διάρκεια του κύκλου, η τάση διακοπής φόρτισης έχει επίσης αντίκτυπο: πολύ χαμηλό ή πολύ υψηλό το ανώτερο όριο της τάσης φόρτισης θα αυξήσει την αντίσταση διεπαφής του ηλεκτροδίου και πολύ χαμηλή Η τάση ανώτατου ορίου δεν μπορεί να σχηματίσει καλά ένα φιλμ παθητικοποίησης, ενώ πολύ υψηλή η τάση ανώτερου ορίου θα προκαλέσει την οξείδωση και την αποσύνθεση του ηλεκτρολύτη στην επιφάνεια του ηλεκτροδίου LiFePO4 για να σχηματίσει προϊόντα με χαμηλή αγωγιμότητα.

Αλλα

Οι μπαταρίες λιθίου των αυτοκινήτων αντιμετωπίζουν αναπόφευκτα κακές οδικές συνθήκες σε πρακτικές εφαρμογές, αλλά η έρευνα έχει βρει ότι το περιβάλλον δόνησης δεν έχει σχεδόν καμία επίδραση στην εσωτερική αντίσταση των μπαταριών λιθίου κατά τη διαδικασία εφαρμογής.

Προσδοκία

Η εσωτερική αντίσταση είναι μια σημαντική παράμετρος για τη μέτρηση της απόδοσης ισχύος των μπαταριών ιόντων λιθίου και την αξιολόγηση της διάρκειας ζωής τους. Όσο μεγαλύτερη είναι η εσωτερική αντίσταση, τόσο χειρότερη είναι η απόδοση του ρυθμού της μπαταρίας και τόσο πιο γρήγορα αυξάνεται κατά την αποθήκευση και την ανακύκλωση. Η εσωτερική αντίσταση σχετίζεται με τη δομή της μπαταρίας, τα χαρακτηριστικά του υλικού και τη διαδικασία κατασκευής και ποικίλλει ανάλογα με τις αλλαγές στη θερμοκρασία περιβάλλοντος και την κατάσταση φόρτισης. Ως εκ τούτου, η ανάπτυξη μπαταριών χαμηλής εσωτερικής αντίστασης είναι το κλειδί για τη βελτίωση της απόδοσης ισχύος της μπαταρίας και η κατανόηση των αλλαγών στην εσωτερική αντίσταση της μπαταρίας έχει μεγάλη πρακτική σημασία για την πρόβλεψη της διάρκειας ζωής της μπαταρίας.