Bei der Verwendung von Lithiumbatterien wird die Leistung der Batterie ständig gedämpft, was sich hauptsächlich in Kapazitätsdämpfung, Erhöhung des Innenwiderstands und Abnahme der Leistung äußert. Daher werden die Faktoren, die den Innenwiderstand der Batterie beeinflussen, in Kombination mit dem Aufbau der Batteriestruktur, der Leistung der Rohstoffe, der Prozesstechnologie und den Einsatzbedingungen erläutert.
Widerstand ist der Widerstand, den Strom durch das Innere der Batterie fließt, wenn die Lithiumbatterie arbeitet. Allgemein wird der Innenwiderstand von Lithiumbatterien in Ohmschen Innenwiderstand und Polarisationsinnenwiderstand unterteilt. Der ohmsche Innenwiderstand setzt sich aus Elektrodenmaterial, Elektrolyt, Diaphragmawiderstand und Übergangswiderstand verschiedener Teile zusammen. Polarisationsinnenwiderstand bezieht sich auf
der Widerstand, der durch die Polarisation während einer elektrochemischen Reaktion verursacht wird, einschließlich des Innenwiderstands der elektrochemischen Polarisation und des Innenwiderstands der Konzentrationspolarisation. Der ohmsche Innenwiderstand der Batterie wird durch die Gesamtleitfähigkeit der Batterie bestimmt, und der Polarisationsinnenwiderstand der Batterie wird durch den Festphasendiffusionskoeffizienten von Lithiumionen im Elektrodenaktivmaterial bestimmt.
Der Innenwiderstand ist hauptsächlich in drei Teile unterteilt, einer ist die Ionenimpedanz, der andere die elektronische Impedanz und der dritte die Kontaktimpedanz. Wir hoffen, dass je kleiner der Innenwiderstand der Lithium-Batterie ist, desto kleiner der Innenwiderstand ist, also müssen wir gezielte Maßnahmen ergreifen, um den ohmschen Innenwiderstand für diese drei Elemente zu reduzieren.
01 Ionenimpedanz
Die Ionenimpedanz von Lithiumbatterien bezieht sich auf den Widerstand von Lithiumionen, die innerhalb der Batterie übertragen werden. Die Migrationsgeschwindigkeit von Lithiumionen und die Geschwindigkeit der Elektronenleitung spielen in Lithiumbatterien eine ebenso wichtige Rolle, und die Ionenimpedanz wird hauptsächlich durch positive und negative Elektrodenmaterialien, Separatoren und Elektrolyte beeinflusst. Um die Ionenimpedanz zu reduzieren, müssen Sie Folgendes tun:
Stellen Sie sicher, dass die positiven und negativen Materialien und der Elektrolyt eine gute Benetzbarkeit aufweisen
Bei der Gestaltung des Polschuhs ist eine geeignete Verdichtungsdichte zu wählen. Wenn die Verdichtungsdichte zu groß ist, dringt der Elektrolyt nicht leicht ein, was die Ionenimpedanz erhöht. Wenn für den negativen Polschuh der auf der Oberfläche des aktiven Materials während des ersten Ladens und Entladens gebildete SEI-Film zu dick ist, wird auch die Ionenimpedanz erhöht, und der Bildungsprozess der Batterie muss angepasst werden, um dies zu lösen Problem.
Die Wirkung von Elektrolyten
Der Elektrolyt sollte eine geeignete Konzentration, Viskosität und Leitfähigkeit aufweisen. Wenn die Viskosität des Elektrolyten zu hoch ist, ist sie der Infiltration zwischen dem Elektrolyten und den positiven und negativen aktiven Materialien nicht förderlich. Gleichzeitig benötigt der Elektrolyt auch eine geringere Konzentration, und ist die Konzentration zu hoch, ist er auch nicht förderlich für seinen Fluss und seine Infiltration. Die Leitfähigkeit des Elektrolyten ist der wichtigste Faktor, der die Ionenimpedanz beeinflusst, die die Migration von Ionen bestimmt.
Die Wirkung des Diaphragmas auf die Ionenimpedanz
Die Hauptfaktoren, die die Ionenimpedanz des Diaphragmas beeinflussen, sind: Elektrolytverteilung im Diaphragma, Diaphragmafläche, Dicke, Porengröße, Porosität und Tortuositätskoeffizient. Bei Keramikdiaphragmen muss außerdem verhindert werden, dass Keramikpartikel die Poren des Diaphragmas blockieren, was dem Durchgang von Ionen nicht förderlich ist. Während sichergestellt wird, dass der Elektrolyt vollständig in das Diaphragma eindringt, darf kein Restelektrolyt darin verbleiben, was die Nutzungseffizienz des Elektrolyten verringert.
02 Elektronische Impedanz
Es gibt viele Einflussfaktoren der elektronischen Impedanz, die unter Material- und Prozessgesichtspunkten verbessert werden können.
Positive und negative Platten
Die Hauptfaktoren, die die elektronische Impedanz der positiven und negativen Platten beeinflussen, sind: der Kontakt zwischen dem aktiven Material und dem Stromkollektor, die Faktoren des aktiven Materials selbst und die Plattenparameter. Das aktive Material sollte vollständig in Kontakt mit der Stromkollektoroberfläche sein, was aus der Kupferfolie des Stromkollektors, dem Aluminiumfoliensubstrat und der Haftfähigkeit der Paste der positiven und negativen Elektrode berücksichtigt werden kann. Die Porosität des aktiven Materials selbst, die Nebenprodukte auf der Oberfläche der Partikel und das ungleichmäßige Mischen mit dem leitfähigen Mittel verursachen alle Änderungen in der elektronischen Impedanz. Plattenparameter wie die Dichte des Aktivmaterials sind zu klein, die Partikellücke ist groß, was der Elektronenleitung nicht förderlich ist.
Membran
Die Hauptfaktoren, die die elektronische Impedanz der Membran beeinflussen, sind: die Dicke der Membran, die Porosität und die Nebenprodukte während des Lade- und Entladevorgangs.
Stromabnehmersubstrat
Das Material, die Dicke, die Breite und der Kontaktgrad des Stromkollektors mit den Laschen beeinflussen alle die elektrische Impedanz. Der Stromkollektor muss ein nicht oxidiertes und passiviertes Substrat wählen, da er sonst die Impedanz beeinflusst. Schlechtes Schweißen zwischen Kupfer- und Aluminiumfolie und Laschen wirkt sich ebenfalls auf die elektronische Impedanz aus.
03 Kontaktwiderstand
Der Kontaktwiderstand wird zwischen dem Kontakt zwischen der Kupfer- und Aluminiumfolie und dem aktiven Material gebildet, und es ist notwendig, sich auf die Haftfähigkeit der positiven und negativen Elektrodenpaste zu konzentrieren.
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