Faktor sing mengaruhi resistensi internal baterei lithium-ion

Faktor sing mengaruhi resistensi internal baterei lithium-ion

Kanthi nggunakake baterei lithium, kinerjane terus mudhun, utamane diwujudake minangka bosok kapasitas, paningkatan resistensi internal, nyuda daya, lan liya-liyane. Mula, faktor-faktor sing mengaruhi resistensi internal baterei dijlentrehake babagan desain struktur baterei, kinerja bahan mentah, proses manufaktur, lan kahanan panggunaan.

Resistance yaiku resistensi sing dialami dening arus sing mili ing njero baterei lithium sajrone operasi. Biasane, resistensi internal baterei lithium dipérang dadi resistensi internal ohmic lan resistensi internal polarisasi. Resistansi internal Ohmic kasusun saka bahan elektroda, elektrolit, resistensi diafragma, lan resistensi kontak saka macem-macem bagean. Resistansi internal polarisasi nuduhake resistensi sing disebabake polarisasi sajrone reaksi elektrokimia, kalebu resistensi internal polarisasi elektrokimia lan resistensi internal polarisasi konsentrasi. Resistansi internal ohmic saka baterei ditemtokake dening total konduktivitas baterei, lan resistensi internal polarisasi baterei ditemtokake dening koefisien difusi solid-state saka ion lithium ing bahan aktif elektroda.

Resistance Ohmic

Resistansi internal Ohmic utamane dibagi dadi telung bagean: impedansi ion, impedansi elektron, lan impedansi kontak. Muga-muga resistensi internal baterei lithium bakal suda amarga dadi luwih cilik, mula kudu ditindakake langkah-langkah khusus kanggo nyuda resistensi internal Ohmic adhedhasar telung aspek kasebut.

impedansi ion

Impedansi ion saka baterei lithium nuduhake resistensi sing dialami dening transmisi ion lithium ing baterei. Kacepetan migrasi ion lithium lan kacepetan konduksi elektron nduweni peran sing padha ing baterei lithium, lan impedansi ion utamane dipengaruhi dening bahan elektroda, pemisah, lan elektrolit positif lan negatif. Kanggo nyuda impedansi ion, titik-titik ing ngisor iki kudu ditindakake kanthi becik:

Mesthekake yen bahan elektroda positif lan negatif lan elektrolit duwe wettability apik

Nalika ngrancang elektroda, perlu kanggo milih Kapadhetan compaction cocok. Yen Kapadhetan compaction dhuwur banget, elektrolit ora gampang rendhem lan bakal nambah impedansi ion. Kanggo elektroda negatif, yen film SEI kawangun ing lumahing materi aktif sak daya pisanan lan discharge banget nglukis, iku uga bakal nambah impedansi ion. Ing kasus iki, perlu kanggo nyetel proses tatanan baterei kanggo ngatasi masalah.

Pengaruh elektrolit

Elektrolit kudu konsentrasi, viskositas, lan konduktivitas sing cocog. Nalika viskositas elektrolit dhuwur banget, ora kondusif kanggo infiltrasi ing antarane lan zat aktif elektroda positif lan negatif. Ing wektu sing padha, elektrolit uga mbutuhake konsentrasi sing luwih murah, sing uga ora nguntungake kanggo aliran lan infiltrasi yen konsentrasi kasebut dhuwur banget. Konduktivitas elektrolit minangka faktor paling penting sing mengaruhi impedansi ion, sing nemtokake migrasi ion.

Pengaruh Diafragma ing Impedansi Ion

Faktor pengaruh utama membran ing impedansi ion kalebu: distribusi elektrolit ing membran, area membran, kekandelan, ukuran pori, porositas, lan koefisien tortuosity. Kanggo diafragma keramik, uga perlu kanggo nyegah partikel keramik saka mblokir pori-pori diafragma, sing ora kondusif kanggo ngliwati ion. Nalika mesthekake yen elektrolit kanthi infiltrasi membran, mesthine ora ana sisa elektrolit sing ditinggalake, nyuda efisiensi panggunaan elektrolit.

Impedansi elektronik

Ana akeh faktor sing mengaruhi impedansi elektronik, lan dandan bisa ditindakake saka aspek kayata bahan lan proses.

Plat elektroda positif lan negatif

Faktor utama sing mengaruhi impedansi elektronik saka piring elektroda positif lan negatif yaiku: kontak antarane materi urip lan kolektor, faktor materi urip dhewe, lan paramèter saka piring elektroda. Materi urip kudu duwe kontak lengkap karo permukaan kolektor, sing bisa dianggep saka adhesi foil tembaga kolektor, substrat aluminium foil, lan slurry elektroda positif lan negatif. Porositas materi urip dhewe, prodhuk sampingan saka partikel, lan campuran sing ora rata karo agen konduktif bisa nyebabake owah-owahan ing impedansi elektronik. Paramèter saka piring elektroda, kayata Kapadhetan kurang saka materi urip lan kesenjangan partikel gedhe, ora kondusif kanggo konduksi elektron.

Pemisah

Faktor pengaruh utama diafragma ing impedansi elektronik kalebu: kekandelan diafragma, porositas, lan produk sampingan sajrone proses ngisi daya lan mbuwang. Loro pisanan gampang dingerteni. Sawise mbongkar sel baterei, asring ditemokake yen ana lapisan kandel saka bahan coklat ing diafragma, kalebu elektroda negatif grafit lan produk sampingan reaksi, sing bisa nyebabake penyumbatan bolongan diafragma lan nyuda umur baterei.

Substrat pengumpul cairan

Materi, kekandelan, jembar, lan tingkat kontak antarane kolektor lan elektroda kabeh bisa mengaruhi impedansi elektronik. Koleksi cairan mbutuhake pilihan substrat sing durung dioksidasi utawa dipasif, yen ora bakal mengaruhi ukuran impedansi. Solder sing ora apik ing antarane foil aluminium tembaga lan kuping elektroda uga bisa mengaruhi impedansi elektronik.

Impedansi kontak

Rintangan kontak dibentuk ing antarane kontak aluminium foil tembaga lan materi urip, lan kudu fokus ing adhesi tempel elektroda positif lan negatif.

Polarisasi internal resistance

Fenomena potensial elektroda sing nyimpang saka potensial elektroda keseimbangan nalika arus liwat elektroda diarani polarisasi elektroda. Polarisasi kalebu polarisasi ohmik, polarisasi elektrokimia, lan polarisasi konsentrasi. Resistansi polarisasi nuduhake resistensi internal sing disebabake polarisasi antarane elektroda positif lan negatif baterei sajrone reaksi elektrokimia. Bisa nggambarake konsistensi ing baterei, nanging ora cocok kanggo produksi amarga pengaruh operasi lan cara. Resistansi internal polarisasi ora konstan lan terus-terusan ganti wektu sajrone proses ngisi daya lan mbuwang. Iki amarga komposisi zat aktif, konsentrasi lan suhu elektrolit saya ganti. Resistance internal Ohmic nderek hukum Ohmic, lan resistance internal polarisasi mundhak kanthi nambah Kapadhetan saiki, nanging ora hubungan linear. Asring mundhak linear karo logaritma saka Kapadhetan saiki.

Dampak desain struktural

Ing desain struktur baterei, saliyane riveting lan welding komponen struktur baterei dhewe, nomer, ukuran, posisi, lan faktor liyane saka kuping baterei langsung mengaruhi resistance internal baterei. Kanggo ombone tartamtu, nambah nomer kuping pole bisa èfèktif nyuda resistance internal baterei. Posisi kuping pole uga mengaruhi resistensi internal baterei. Baterei nduwurke tumpukan kanthi posisi kuping pole ing endhas potongan pole positif lan negatif nduweni resistensi internal sing paling dhuwur, lan dibandhingake karo baterei nduwurke tumpukan, baterei sing ditumpuk padha karo puluhan baterei cilik kanthi sejajar, lan resistensi internal luwih cilik. .

Dampak kinerja bahan mentah

Bahan aktif positif lan negatif

Materi elektroda positif ing baterei lithium yaiku sing nyimpen lithium, sing nemtokake kinerja baterei luwih akeh. Materi elektroda positif utamane ningkatake konduktivitas elektronik antarane partikel liwat lapisan lan doping. Doping Ni nambah kekuwatan ikatan P-O, nyetabilake struktur LiFePO4 / C, ngoptimalake volume sel, lan kanthi efektif nyuda impedansi transfer muatan bahan elektroda positif. Peningkatan polarisasi aktivasi sing signifikan, utamane ing polarisasi aktivasi elektroda negatif, minangka alasan utama polarisasi abot. Ngurangi ukuran partikel elektroda negatif kanthi efektif bisa nyuda polarisasi aktivasi elektroda negatif. Nalika ukuran partikel padhet saka elektroda negatif suda setengah, polarisasi aktivasi bisa suda dening 45%. Mulane, ing babagan desain baterei, riset babagan perbaikan bahan elektroda positif lan negatif uga penting.

Agen konduktif

Grafit lan karbon ireng akeh digunakake ing lapangan baterei lithium amarga kinerja banget. Dibandhingake karo agen konduktif jinis grafit, nambah agen konduktif jinis ireng karbon menyang elektroda positif nduweni kinerja tingkat sing luwih apik saka baterei, amarga agen konduktif jinis grafit duwe morfologi partikel kaya flake, sing nyebabake peningkatan koefisien tortuosity pori ing tingkat dhuwur, lan rawan kanggo fenomena Li phase difusi Cairan matesi kapasitas discharge. Baterei karo CNTs ditambahaké wis resistance internal cilik amarga dibandhingake titik kontak antarane grafit / karbon ireng lan materi aktif, ing serat karbon nanotube ing kontak baris karo materi aktif, kang bisa ngurangi impedansi antarmuka baterei.

Ngumpulake cairan

Ngurangi resistensi antarmuka antarane kolektor lan bahan aktif lan ningkatake kekuatan ikatan antarane loro minangka sarana penting kanggo nambah kinerja baterei lithium. Lapisan lapisan karbon konduktif ing permukaan aluminium foil lan nindakake perawatan korona ing aluminium foil bisa nyuda impedansi antarmuka baterei kanthi efektif. Dibandhingake karo aluminium foil konvensional, nggunakake karbon ditutupi aluminium foil bisa ngurangi resistance internal baterei dening bab 65% lan nyuda Tambah ing resistance internal sak nggunakake. Resistensi internal AC saka aluminium foil sing diolah nganggo korona bisa dikurangi udakara 20%. Ing sawetara umume digunakake saka 20% kanggo 90% SOC, sakabèhé DC resistance internal relatif cilik lan mundhak mboko sithik sudo karo nambah ambane discharge.

Pemisah

Konduksi ion ing jero baterei gumantung saka panyebaran ion Li liwat membran keropos ing elektrolit. Nyerep cairan lan kemampuan wetting membran minangka kunci kanggo mbentuk saluran aliran ion sing apik. Nalika membran nduweni tingkat panyerepan Cairan sing luwih dhuwur lan struktur keropos, bisa nambah konduktivitas, nyuda impedansi baterei, lan nambah kinerja baterei. Dibandhingake karo membran basa biasa, membran Keramik lan membran ditutupi ora mung bisa Ngartekno nambah resistance shrinkage suhu dhuwur saka membran, nanging uga nambah panyerepan Cairan lan kemampuan wetting. Nambahake lapisan keramik SiO2 ing membran PP bisa nambah kapasitas panyerepan cairan membran kanthi 17%. Aplikasi 1 ing membran komposit PP / PE μ PVDF-HFP m nambah tingkat nyedhot membran saka 70% dadi 82%, lan resistensi internal sel mudhun luwih saka 20%.

Faktor sing mengaruhi resistensi internal baterei ing babagan proses manufaktur lan kahanan panggunaan utamane kalebu:

Faktor proses pengaruhe

Slurries

Keseragaman panyebaran slurry sajrone campuran slurry mengaruhi manawa agen konduktif bisa disebarake kanthi seragam ing bahan aktif lan kontak kanthi rapet, sing ana gandhengane karo resistensi internal baterei. Kanthi nambah sawur-kacepetan dhuwur, uniformity saka sawur slurry bisa apik, asil ing resistance internal cilik baterei. Kanthi nambahake surfaktan, keseragaman distribusi agen konduktif ing elektroda bisa ditingkatake, lan polarisasi elektrokimia bisa dikurangi kanggo nambah voltase discharge median.

Lapisan

Kapadhetan permukaan minangka salah sawijining parameter utama ing desain baterei. Nalika kapasitas baterei pancet, nambah Kapadhetan lumahing elektroda mesthi bakal ngurangi dawa total Penagih lan pamisah, lan resistance internal Ohmic baterei uga bakal suda. Mulane, ing sawetara tartamtu, resistance internal baterei sudo karo Tambah Kapadhetan lumahing. Migrasi lan detasmen molekul pelarut sajrone lapisan lan pangatusan ana hubungane karo suhu oven, sing langsung mengaruhi distribusi adesif lan agen konduktif ing elektroda, saengga bisa nyebabake pembentukan grid konduktif ing elektroda. Mulane, suhu lapisan lan pangatusan uga minangka proses penting kanggo ngoptimalake kinerja baterei.

Roller mencet

Kanggo ombone tartamtu, resistance internal baterei sudo karo Tambah Kapadhetan compaction, minangka Kapadhetan compaction mundhak, jarak antarane partikel bahan mentahan sudo, kontak liyane antarane partikel, kreteg liyane konduktif lan saluran, lan impedansi baterei. suda. Kontrol Kapadhetan compaction utamané ngrambah liwat kekandelan Rolling. Ketebalan gulung sing beda-beda duwe pengaruh sing signifikan ing resistensi internal baterei. Nalika kekandelan rolling gedhe, resistance kontak antarane zat aktif lan Penagih mundhak amarga kasekengan saka zat aktif kanggo muter tightly, asil ing Tambah ing resistance internal baterei. Lan sawise siklus baterei, retak katon ing permukaan elektroda positif baterei kanthi kekandelan rolling luwih gedhe, sing bakal nambah resistance kontak antarane zat aktif lumahing elektroda lan kolektor.

Pole Piece wektu turnover

Wektu rak beda saka elektroda positif duwe pengaruh sing signifikan marang resistensi internal baterei. Wektu rak relatif cendhak, lan resistensi internal baterei mundhak alon amarga interaksi antarane lapisan lapisan karbon ing permukaan fosfat wesi lithium lan fosfat wesi lithium; Yen ora digunakake kanggo wektu sing suwe (luwih saka 23 jam), resistensi internal baterei mundhak luwih akeh amarga efek gabungan saka reaksi antarane fosfat wesi lithium lan banyu lan efek ikatan adesif. Mulane, ing produksi nyata, iku perlu kanggo strictly ngontrol wektu turnover piring elektroda.

Injeksi

Konduktivitas ion saka elektrolit nemtokake resistensi internal lan karakteristik tingkat baterei. Konduktivitas elektrolit berbanding terbalik karo kisaran viskositas pelarut, lan uga dipengaruhi dening konsentrasi uyah litium lan ukuran anion. Saliyane ngoptimalake riset konduktivitas, jumlah cairan sing disuntikake lan wektu rendhem sawise injeksi uga langsung mengaruhi resistensi internal baterei. Cairan cilik sing disuntikake utawa wektu rendhem ora cukup bisa nyebabake resistensi internal baterei dadi dhuwur banget, saengga bisa mengaruhi kapasitas baterei.

Dampak saka kahanan panggunaan

Suhu

Pengaruh suhu ing ukuran resistance internal ketok. Sing luwih murah suhu, sing luwih alon transportasi ion nang baterei, lan luwih gedhe resistance internal baterei. Impedansi baterei bisa dipérang dadi impedansi akeh, impedansi film SEI, lan impedansi transfer daya. Impedansi akeh lan impedansi film SEI utamane dipengaruhi dening konduktivitas ion elektrolit, lan tren variasi ing suhu sing kurang konsisten karo tren variasi konduktivitas elektrolit. Dibandhingake karo nambah impedansi akeh lan resistance film SEI ing suhu kurang, impedansi reaksi daya mundhak luwih Ngartekno karo mudun suhu. Ing ngisor -20 ℃, impedansi reaksi pangisian daya meh 100% saka total resistensi internal baterei.

SOC

Nalika baterei ing SOC beda, ukuran resistance internal uga beda-beda, utamané resistance internal DC langsung mengaruhi kinerja daya baterei, kang nuduhake kinerja nyata saka baterei. Ing DC resistance internal baterei lithium mundhak karo Tambah saka ambane discharge baterei DOD, lan ukuran resistance internal tetep Sejatine panggah ing 10% kanggo 80% sawetara discharge. Umumé, resistensi internal mundhak sacara signifikan ing kedalaman discharge sing luwih jero.

Lumbung

Nalika wektu panyimpenan baterei lithium-ion mundhak, baterei terus tuwa lan resistensi internal terus saya tambah. Tingkat variasi ing resistensi internal beda-beda ing antarane macem-macem jinis baterei lithium. Sawise panyimpenan 9 nganti 10 sasi, tingkat tambah resistensi internal baterei LFP luwih dhuwur tinimbang baterei NCA lan NCM. Tingkat paningkatan resistensi internal ana gandhengane karo wektu panyimpenan, suhu panyimpenan, lan SOC panyimpenan

Sepeda; Pit; ontel

Apa iku panyimpenan utawa muter, impact saka suhu ing resistance internal baterei punika konsisten. Sing luwih dhuwur suhu muter, sing luwih gedhe tingkat saka Tambah ing resistance internal. Dampak saka interval siklus sing beda ing resistensi internal baterei uga beda. Ing resistance internal baterei mundhak kanthi cepet karo nambah saka daya lan discharging ambane, lan Tambah ing resistance internal langsung ceceg kanggo ngiyataken saka daya lan discharging ambane. Saliyane ing pengaruh ambane pangisian daya lan discharge sak siklus, voltase cutoff pangisi daya uga duwe impact: banget kurang utawa dhuwur banget watesan ndhuwur voltase daya bakal nambah impedansi antarmuka elektroda, lan banget kurang ing. voltase watesan ndhuwur ora bisa mbentuk film passivation uga, nalika dhuwur banget voltase watesan ndhuwur bakal nimbulaké elektrolit kanggo oxidize lan decompose ing lumahing LiFePO4 elektroda kanggo mbentuk produk karo konduktivitas kurang.

Liyane

Baterei lithium otomotif mesthi ngalami kahanan dalan sing ora apik ing aplikasi praktis, nanging riset nemokake manawa lingkungan geter meh ora ana pengaruh ing resistensi internal baterei lithium sajrone proses aplikasi.

Pangarep-arep

Resistance internal minangka parameter penting kanggo ngukur kinerja daya baterei lithium-ion lan ngevaluasi umure. Sing luwih gedhe resistance internal, luwih elek kinerja tingkat baterei, lan luwih cepet mundhak sak panyimpenan lan muter. Rintangan internal ana hubungane karo struktur baterei, karakteristik material, lan proses manufaktur, lan beda-beda gumantung karo owah-owahan suhu lingkungan lan kahanan pangisian daya. Mulane, ngembangaken baterei resistance internal kurang minangka kunci kanggo nambah kinerja daya baterei, lan nguwasani owah-owahan ing resistance internal baterei punika pinunjul praktis gedhe kanggo prédhiksi umur baterei.