Parleu sobre la resistència interna de la bateria de liti amb teoria i producció

La resistència interna és la resistència de la bateria de liti quan el corrent flueix a través de la bateria. Segons el mètode de prova, es pot dividir en resistència interna de CA i resistència interna de CC. La resistència interna de la bateria és un paràmetre important per identificar la qualitat de les bateries de ions de liti. La gran resistència interna de la bateria generarà una gran quantitat de calor en Joule i provocarà un augment de la temperatura de la bateria, que reduirà la tensió de treball de la descàrrega de la bateria, escurçarà el temps de descàrrega i afectarà el rendiment i la vida de la bateria. Provocar un impacte greu. La resistència interna també és un paràmetre important en la prova per verificar el rendiment electroquímic de les bateries de liti. Combineu els materials i els processos de les bateries de liti per compartir amb vosaltres els factors que afecten la resistència interna de les bateries de liti.

En general, la resistència interna de la bateria es divideix en resistència interna òhmica i resistència interna de polarització. La resistència interna òhmica es compon de material d'elèctrode, electròlit, resistència al diafragma i resistència al contacte de diverses parts. La resistència interna de polarització es refereix a la resistència causada per la polarització durant la reacció electroquímica, inclosa la resistència interna de polarització electroquímica i la resistència interna de polarització de concentració. La resistència interna òhmica de la bateria està determinada per la conductivitat total de la bateria i la resistència interna de polarització de la bateria es determina pel coeficient de difusió de fase sòlida dels ions de liti en el material actiu de l’elèctrode.

resistència òhmica

La resistència òhmica es divideix principalment en tres parts, una és la resistència als ions, l’altra és la resistència electrònica i la tercera és la resistència al contacte. Esperem que la resistència interna de la bateria de liti sigui el més petita possible, de manera que hem de prendre mesures específiques per reduir la resistència interna òhmica d’aquests tres elements.

1. Impedància iònica

La resistència dels ions de la bateria de liti fa referència a la resistència dels ions de liti a la bateria. En una bateria de liti, la velocitat de migració d’ions de liti i la velocitat de conducció d’electrons tenen un paper igualment important, i la resistència dels ions es veu afectada principalment pels materials d’elèctrodes positius i negatius, el separador i l’electròlit. Per reduir la impedància iònica, heu de fer el següent:

① Assegureu-vos que els materials i l'electròlit positius i negatius tenen una bona humectabilitat.

Cal seleccionar una densitat de compactació adequada a l’hora de dissenyar la peça polar. Si la densitat de compactació és massa gran, l’electròlit no s’infiltra fàcilment, cosa que augmentarà la resistència dels ions. Per a la peça pol negativa, si la pel·lícula SEI formada a la superfície del material actiu durant la primera càrrega i descàrrega és massa gruixuda, també augmentarà la resistència dels ions. En aquest moment, cal ajustar el procés de formació de la bateria per solucionar-lo.

②La influència de l’electròlit

L’electròlit ha de tenir la concentració, la viscositat i la conductivitat adequades. Quan la viscositat dels electròlits és massa alta, no és propici per a la infiltració entre els materials actius positius i negatius. Al mateix temps, l'electròlit també necessita una concentració baixa, una concentració massa alta tampoc no propicia el seu flux i infiltració. La conductivitat de l'electròlit és el factor més important que afecta la resistència dels ions, que determina la migració dels ions.

③La influència del diafragma sobre la impedància iònica

Els principals factors que influeixen en el diafragma sobre la resistència dels ions són: distribució dels electròlits al diafragma, àrea del diafragma, gruix, mida dels porus, porositat i coeficient de tortuositat. Per als diafragmes ceràmics, també és necessari evitar que les partícules ceràmiques bloquegin els porus del diafragma, cosa que no és favorable al pas dels ions. Tot i assegurar-se que l’electròlit s’infiltra completament al diafragma, no hauria de quedar-hi cap excés d’electròlit, cosa que redueix l’eficiència d’ús de l’electròlit.

2. Impedància electrònica

Hi ha molts factors que influeixen en la impedància electrònica, que es poden millorar des d’aspectes com ara materials i processos.

①Placas pols positives i negatives

Els principals factors que afecten la impedància electrònica de les plaques positiva i negativa són: el contacte entre el material actiu i el col·lector de corrent, els factors del propi material actiu i els paràmetres de la placa. El material actiu hauria de contactar completament amb la superfície actual del col·lector, que es pot considerar a partir de la làmina de coure del col·lector actual, el material base de paper d'alumini i l'adhesió de les pastes d'elèctrodes positius i negatius. La porositat del propi material viu, els subproductes a la superfície de les partícules i la barreja desigual amb l’agent conductor poden provocar canvis en la impedància electrònica. Els paràmetres de les plaques polars, com ara la densitat de la matèria viva, són massa petits, la bretxa entre les partícules és massa gran, cosa que no condueix a la conducció d’electrons.

② Diafragma

Els principals factors que afecten la impedància electrònica del diafragma són: gruix del diafragma, porositat i subproductes en el procés de càrrega i descàrrega. Els dos primers són fàcils d’entendre. Després de desmuntar la bateria, sovint es troba una capa gruixuda de material marró al separador, inclòs l’elèctrode negatiu de grafit i els seus subproductes de reacció, que bloquejaran el forat del separador i reduiran la durada de la bateria.

③ Substrat col·lector de corrent

El material, el gruix, l’amplada del col·lector actual i el grau de contacte amb les pestanyes afecten la impedància electrònica. El col·lector actual ha de triar un substrat que no estigui oxidat ni passivat, en cas contrari afectarà la impedància. Una soldadura deficient entre paper i alumini de coure i alumini també afectarà la impedància electrònica.

3. Resistència al contacte

La resistència al contacte es forma entre el contacte entre el paper d’alumini i coure i el material actiu, i cal prestar atenció a l’adherència de la suspensió positiva i negativa.

Resistència interna polaritzada

Quan el corrent passa a través dels elèctrodes, el fenomen que el potencial d’elèctrodes es desvia del potencial d’elèctrodes d’equilibri s’anomena polarització d’elèctrodes. La polarització inclou polarització òhmica, polarització electroquímica i polarització de concentració, tal com es mostra a la figura 1. La resistència de polarització es refereix a la resistència interna causada per la polarització dels elèctrodes positius i negatius de la bateria durant la reacció electroquímica. Pot reflectir la consistència interna de la bateria, però no és adequat per a la producció a causa de la influència del funcionament i del mètode. La resistència de polarització interna no és constant i canvia amb el temps durant el procés de càrrega i descàrrega. Això es deu al fet que la composició del material actiu, la concentració de l’electròlit i la temperatura canvien constantment. La resistència interna òhmica obeeix a la llei d'Ohm&i la resistència interna a la polarització augmenta amb l'augment de la densitat de corrent, però no és una relació lineal. Sovint augmenta linealment a mesura que augmenta el logaritme de la densitat de corrent.

En general, la resistència interna de CC de la bateria és igual a la suma de la resistència interna de polarització i la resistència interna òhmica. La mesura de la resistència interna de CC té una gran importància. Hi ha molts factors que afecten la resistència interna de la polarització, com ara la velocitat de càrrega i descàrrega, la temperatura ambiental, l’estat SOC, la concentració d’electròlits, etc. Aquí teniu un exemple d’influència de la temperatura sobre la resistència interna de les bateries de fosfat de liti-ferro. Els que necessitin literatura rellevant poden escriure en privat a FIRSTEK, tal com es mostra a la figura següent:

Mètodes actuals de mesura de la resistència interna de la bateria utilitzats a la indústria

En aplicacions industrials, la mesura precisa de la resistència interna de la bateria es duu a terme per equips especials. Actualment, els mètodes de mesura de la resistència interna de la bateria utilitzats a la indústria inclouen principalment els dos següents:

1. Mètode de mesura de la resistència interna de la descàrrega continua

Segons la fórmula física R=U / I, l’equip de prova obliga la bateria a passar un gran corrent continu constant en un curt període de temps (normalment de 2 a 3 segons) (actualment s’utilitza generalment un corrent gran de 40A a 80A) , i es mesura la bateria en aquest moment La tensió als dos extrems i calcula la resistència interna de la bateria actual segons la fórmula.

La precisió d’aquest mètode de mesura és relativament alta. Amb un control adequat, l’error de precisió de la mesura es pot controlar dins d’un 0,1%. Però aquest mètode té deficiències evidents:

(1) Només es poden mesurar bateries o acumuladors de gran capacitat i les bateries de petita capacitat no poden carregar un gran corrent de 40A a 80A en un termini de 2 a 3 segons;

(2) Quan la bateria passa un gran corrent, els elèctrodes a l'interior de la bateria es polaritzaran, cosa que provocarà una resistència interna polaritzada. Per tant, el temps de mesura ha de ser molt curt, en cas contrari, la resistència interna mesurada té un gran error;

(3) El gran corrent que circula per la bateria danyarà els elèctrodes interns de la bateria.

2. Mètode de mesura de la resistència interna de la caiguda de pressió de CA.

Com que la bateria és en realitat equivalent a una resistència activa, apliquem una freqüència fixa i un corrent fix a la bateria (actualment s’utilitzen freqüència de 1 kHz i 50 mA de corrent petit) i, a continuació, es mostra el voltatge, es rectifica, es filtra, etc. calculeu la resistència interna de la bateria a través del circuit amplificador operacional. El temps de mesura de la bateria del mètode de mesura de la resistència interna de caiguda de tensió de CA és extremadament curt, generalment d’uns 100 mil·lisegons.

La precisió d’aquest mètode de mesura també és bona i l’error de precisió de la mesura se situa generalment entre l’1% i el 2%.

Els avantatges i desavantatges d’aquest mètode:

(1) Gairebé totes les bateries es poden mesurar mitjançant el mètode de mesura de resistència interna de caiguda de tensió de CA, incloses les bateries de poca capacitat. Aquest mètode s'utilitza generalment per mesurar la resistència interna de les cèl·lules de la bateria de l'ordinador portàtil.

(2) La precisió de la mesura del mètode de mesura de caiguda de tensió de CA probablement es veurà afectada pel corrent ondulant, i també hi ha la possibilitat d’interferència de corrent harmònic. Es tracta d’una prova de la capacitat anti-interferència en el circuit de l’instrument de mesura

(3) Aquest mètode no causarà molts danys a la bateria.

(4) La precisió de mesura del mètode de mesura de caiguda de tensió de CA no és tan bona com el mètode de mesura de resistència interna de descàrrega de CC.