鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1824次 | 2022年04月27日
什么因素影響了鋰電池的內(nèi)阻?
內(nèi)阻是影響鋰離子電池功率性能和放電效率的重要因素,隨著鋰離子電池存儲(chǔ)時(shí)間的新增,電池不斷老化,其內(nèi)阻不斷增大。不同類型的鋰離子電池內(nèi)阻變化程度不同。
內(nèi)阻是衡量鋰離子電池功率性能和評(píng)估鋰離子電池壽命的重要參數(shù),一直以來(lái)也備受關(guān)注。鋰離子電池初始的內(nèi)阻大小重要由電池的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、原材料性能和制程工藝決定。
而內(nèi)阻是影響電池功率性能和放電效率的重要因素,它的初始大小重要由電池的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、原材料性能和制程工藝決定。
隨著鋰離子電池的使用,電池性能不斷衰減,重要表現(xiàn)為容量衰減、內(nèi)阻新增、功率下降等,電池內(nèi)阻的變化受溫度、放電深度等多種使用條件的影響。因此,結(jié)合電池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、原材料性能、制程工藝和使用條件等方面闡述了影響電池內(nèi)阻的因素。
電阻是鋰離子電池在工作時(shí),電流流過(guò)電池內(nèi)部受到的阻力。通常,鋰離子電池內(nèi)阻分為歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻。歐姆內(nèi)阻由電極材料、電解液、隔膜電阻及各部分零件的接觸電阻組成。極化內(nèi)阻是指電化學(xué)反應(yīng)時(shí)由極化引起的電阻,包括電化學(xué)極化內(nèi)阻和濃差極化內(nèi)阻。電池的歐姆內(nèi)阻由電池的總電導(dǎo)率決定,電池的極化內(nèi)阻由鋰離子在電極活性材料中的固相擴(kuò)散系數(shù)決定。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
歐姆內(nèi)阻
歐姆內(nèi)阻重要分為三個(gè)部分,一是離子阻抗,二是電子阻抗,三是接觸阻抗。我們希望鋰離子電池的內(nèi)阻越小越小,那么就要針對(duì)此三項(xiàng)內(nèi)容采取具體措施來(lái)降低歐姆內(nèi)阻。
離子阻抗
鋰離子電池離子阻抗是指鋰離子在電池內(nèi)部傳遞所受到的阻力。在鋰離子電池中鋰離子遷移速度和電子傳導(dǎo)速度起著同樣重要的用途,離子阻抗重要受正負(fù)極材料、隔膜以及電解液的影響。想要降低離子阻抗,要做好以下幾點(diǎn):
保證正負(fù)極材料和電解液具有良好的浸潤(rùn)性
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備
在極片設(shè)計(jì)時(shí)要選定合適的壓實(shí)密度,假如壓實(shí)密度過(guò)大,電解液不易浸潤(rùn),會(huì)提高離子阻抗。關(guān)于負(fù)極極片來(lái)說(shuō),假如首次充放電時(shí)在活物質(zhì)表面形成的SEI膜過(guò)厚,也會(huì)提高離子阻抗,這時(shí)要調(diào)節(jié)電池的化成工藝來(lái)解決。
電解液的影響
電解液要具有合適的濃度、粘度和電導(dǎo)率。電解液粘度過(guò)高時(shí),不利于其與正負(fù)極活物質(zhì)之間的浸潤(rùn)。同時(shí),電解液也要較低的濃度,濃度過(guò)高同樣不利于其流動(dòng)浸潤(rùn)。電解液的電導(dǎo)率是影響離子阻抗的最重要的因素,其決定著離子的遷移。
隔膜對(duì)離子阻抗的影響
隔膜對(duì)離子阻抗的重要影響因素有:隔膜中電解液分布、隔膜面積、厚度、孔隙大小、孔隙率以及曲折系數(shù)等。關(guān)于陶瓷隔膜來(lái)說(shuō),還要預(yù)防陶瓷顆粒堵塞隔膜孔隙不利于離子通過(guò)。在保證電解液充分浸潤(rùn)隔膜的同時(shí),還不能有余量的電解液殘留其中,降低電解液的使用效率。
電子阻抗
電子阻抗的影響因素比較多,可以從材料、工藝等方面進(jìn)行著手改善。
正負(fù)極極板
正負(fù)極極板影響電子阻抗的因素重要有:活物質(zhì)與集流體的接觸、活物質(zhì)本身因素、極板參數(shù)等?;钗镔|(zhì)要與集流體面充分接觸,可以從集流體銅箔、鋁箔基材上,正負(fù)極漿料粘接性上考慮?;钗镔|(zhì)本身的孔隙率、顆粒表面副產(chǎn)物、與導(dǎo)電劑混合不均勻等均會(huì)造成電子阻抗變化。極板參數(shù)如活物質(zhì)密度太小時(shí),顆粒間隙大,不利于電子傳導(dǎo)。
隔膜
隔膜對(duì)電子阻抗的影響因素重要有:隔膜厚度、孔隙率以及充放電過(guò)程中的副產(chǎn)物。前兩者很容易理解,在電芯拆解之后經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)隔膜上沾著厚厚一層褐色物質(zhì),里面包括石墨負(fù)極及其反應(yīng)副產(chǎn)物,會(huì)造成隔膜孔堵塞,降低電池使用壽命。
鋰離子電池內(nèi)阻過(guò)大原因
工藝方面
1、正極配料導(dǎo)電劑過(guò)少(材料與材料之間導(dǎo)電性不好,因?yàn)殇団挶旧淼膶?dǎo)電性非常差)
2、正極配料粘結(jié)劑過(guò)多(粘結(jié)劑一般都是高分子材料,絕緣性能較強(qiáng))
3、負(fù)極配料粘結(jié)劑過(guò)多(粘結(jié)劑一般都是高分子材料,絕緣性能較強(qiáng))
4、配料分散不均勻
5、配料時(shí)粘結(jié)劑溶劑不完全
6、涂布拉漿面密度設(shè)計(jì)過(guò)大
7、壓實(shí)密度太大,輥壓過(guò)實(shí)
8、正極耳焊接不牢,出現(xiàn)虛焊接
9、電池貯存環(huán)境不合理
材料方面
1、鋰離子電池正極材料電阻大(導(dǎo)電性差,如如磷酸鐵鋰)
2、隔膜材料影響(隔膜厚度、孔隙率小、孔徑?。?/p>
3、電解液材料影響(電導(dǎo)率小、粘度大)
4、正極PVDF材料影響(量多或者分子量大)
5、正極導(dǎo)電劑材料影響(導(dǎo)電性差,電阻高)
6、正負(fù)極極耳材料影響(厚度薄導(dǎo)電性差,厚度不均,材料純度差)
7、銅箔,鋁箔材料導(dǎo)電性差或表面有氧化物
8、蓋板極柱鉚接接觸內(nèi)阻偏大
9、負(fù)極材料電阻大
內(nèi)阻是評(píng)價(jià)鋰離子電池性能的重要指標(biāo)之一。鋰離子電池內(nèi)阻的測(cè)試包括交流內(nèi)阻與直流內(nèi)阻。關(guān)于單體電池,一般以交流內(nèi)阻來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià),即通常稱為歐姆內(nèi)阻。但關(guān)于大型鋰離子電池組應(yīng)用,如電動(dòng)汽車用電源系統(tǒng)來(lái)說(shuō),由于測(cè)試設(shè)備等方面的限制,不能或不方便來(lái)直接進(jìn)行交流內(nèi)阻的測(cè)試,一般通過(guò)直流內(nèi)阻來(lái)評(píng)價(jià)電池組的特性。