Các yếu tố chính ảnh hưởng đến kháng cự bên trong của pin lithium

Với việc sử dụng pin lithium, hiệu suất của pin liên tục suy giảm, chủ yếu biểu hiện như suy giảm dung lượng, tăng kháng cự bên trong, giảm điện năng, v.v.sự thay đổi kháng cự bên trong pin bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ, độ sâu xả và các điều kiện sử dụng khác. Do đó, bài báo này chủ yếu trình bày các yếu tố ảnh hưởng đến kháng cự bên trong pin từ các khía cạnh thiết kế cấu trúc pin,Hiệu suất nguyên liệu thô, quy trình xử lý và điều kiện sử dụng.

Tác động của thiết kế cấu trúc

Trong thiết kế cấu trúc pin, ngoài việc nivet và hàn của cấu trúc pin, số,Kích thước và vị trí của tai cột pin trực tiếp ảnh hưởng đến sức đề kháng bên trong của pin.Trong một mức độ nhất định, tăng số lượng tai cực có thể làm giảm hiệu quả sức đề kháng bên trong của pin. Vị trí tai cực cũng có thể ảnh hưởng đến sức đề kháng bên trong của pin.Vị trí tai cột trong đầu của tấm điện cực dương và âm có kháng cự bên trong lớn nhất, và so với pin cuộn dây, pin mảng tương đương với hàng chục pin nhỏ song song, và kháng cự bên trong của nó nhỏ hơn.

Tác động hiệu suất của nguyên liệu thô

1 Vật liệu hoạt động điện cực dương và điện cực âm

Vật liệu cathode trong pin lithium là mặt lưu trữ Li, quyết định hiệu suất của pin lithium.Vật liệu cathode chủ yếu cải thiện khả năng dẫn điện tử giữa các hạt thông qua lớp phủ và dopingVí dụ, sau khi doping với Ni, sức mạnh của liên kết P-O được tăng cường, cấu trúc của LiFePO4 / C được ổn định, và khối lượng tế bào tinh thể được tối ưu hóa,có thể làm giảm hiệu quả trở ngại chuyển tải điện tích của vật liệu cathode.

Và phân tích mô phỏng của mô hình kết nối nhiệt điện hóa học cho thấy rằng sự gia tăng lớn của sự phân cực kích hoạt, đặc biệt là sự phân cực kích hoạt điện cực âm,là lý do chính của sự phân cực nghiêm trọng. Giảm kích thước hạt điện cực âm có thể giảm hiệu quả phân cực kích hoạt điện cực âm 45% khi kích thước hạt pha rắn điện cực âm giảm một nửa.Do đó, về thiết kế pin, việc cải thiện vật liệu điện cực dương và âm cũng rất cần thiết.

2. Hướng dẫn viên

Graphite và carbon đen được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực pin lithium vì hiệu suất tốt của chúng.hiệu suất tỷ lệ pin của điện cực tích cực thêm carbon đen chất dẫn tốt hơn, bởi vì chất dẫn điện graphit có hình thái hạt lá, gây ra hệ số cuộn lỗ chân lông dưới tỷ lệ lớn,mà là dễ dàng xuất hiện hiện tượng mà quá trình Li pha lỏng khuếch tán giới hạn dung lượng xảCác pin với CNTs có ít kháng cự bên trong, bởi vì so với graphite / carbon đen và các điểm tiếp xúc vật liệu hoạt động,ống nano cacbon có sợi liên lạc trực tiếp với vật liệu hoạt chất, có thể làm giảm trở ngại giao diện của pin.

Ba lần chảy nước

Giảm sức đề kháng giao diện giữa bộ sưu tập chất lỏng và vật liệu hoạt động và cải thiện độ bền liên kết giữa chúng là một phương tiện quan trọng để cải thiện hiệu suất của pin lithium.Lớp phủ carbon dẫn trên bề mặt tấm nhôm và điều trị corona của tấm nhôm có thể giảm hiệu quả trở ngại giao diện của pinSo với tấm nhôm thông thường, việc sử dụng tấm nhôm phủ carbon có thể làm giảm kháng cự bên trong của pin khoảng 65%,và có thể làm giảm sự gia tăng pin trong quá trình sử dụng.

Kháng AC bên trong của tấm nhôm được điều trị bằng corona có thể được giảm khoảng 20%. Trong phạm vi 20% ~ 90% SOC thường được sử dụng,kháng cự nội bộ DC là nhỏ và sự gia tăng dần nhỏ hơn với sự gia tăng độ sâu xả.

4 Bàn niềng

Sự dẫn ion bên trong pin phụ thuộc vào sự khuếch tán của ion Li trong chất điện giải thông qua các lỗ chân lông.Khả năng hấp thụ độ ẩm của niêm mạc là chìa khóa để hình thành một kênh dòng chảy ion tốtKhi mào chắn có hấp thụ chất lỏng cao hơn và cấu trúc xốp, nó có thể cải thiện độ dẫn, giảm trở ngại pin và cải thiện hiệu suất nhân của pin.So với màng cơ bản thông thường, membrane gốm và membrane phủ không chỉ có thể cải thiện đáng kể khả năng co lại ở nhiệt độ cao của membrane,nhưng cũng tăng khả năng hấp thụ chất lỏng và làm ướt của niêm mạc- Thêm lớp phủ gốm SiO2 trên ngăn kính PP có thể làm tăng khối lượng hấp thụ chất lỏng của ngăn kính 17%.Sơn 1 m của PVDF-HFP trên lớp vỏ tổng hợp PP / PE làm tăng dung dịch vỏ từ 70% lên 82%, và sức đề kháng bên trong tế bào giảm hơn 20%.

Tác động của các yếu tố quá trình

1 Bột

Sự đồng nhất của sự phân tán phân bón trong quá trình đóng phân bón ảnh hưởng đến việc liệu chất dẫn có thể phân tán đồng đều trong chất hoạt chất và tiếp xúc chặt chẽ với nó hay không,liên quan đến kháng cự bên trong của pinBằng cách tăng sự phân tán tốc độ cao, sự đồng nhất của sự phân tán bùn có thể được cải thiện, và càng nhỏ, kháng cự bên trong của pin sẽ càng nhỏ.sự đồng nhất phân phối của chất dẫn trong điện cực có thể được cải thiện và phân cực điện hóa học.

2 Tu vải

Mật độ mặt là một trong những thông số quan trọng của thiết kế pin.tăng mật độ cực kỳ một bên chắc chắn sẽ làm giảm tổng chiều dài của chất lỏng và ngăn kínhDo đó, trong một phạm vi nhất định, kháng cự bên trong của pin giảm với sự gia tăng mật độ bề mặt.Trong quá trình sơn và sấy khô, sự di chuyển của các phân tử dung môi có liên quan chặt chẽ đến nhiệt độ của lò, ảnh hưởng trực tiếp đến sự phân bố chất kết dính và chất dẫn trong điện cực,và sau đó ảnh hưởng đến sự hình thành của lưới dẫn điện bên trong điện cựcDo đó, nhiệt độ lớp phủ và sấy cũng là một quy trình quan trọng để tối ưu hóa hiệu suất của pin.

3 Áp lực cuộn

Trong một mức độ nhất định, kháng cự bên trong của pin giảm khi mật độ nén tăng, bởi vì mật độ nén tăng,khoảng cách giữa các hạt nguyên liệu thô giảm, càng nhiều tiếp xúc giữa các hạt, cầu và kênh dẫn điện nhiều hơn, trở kháng pin giảm. Kiểm soát mật độ nén được thực hiện chủ yếu bởi độ dày cuộn.Độ dày áp suất cuộn khác nhau có tác động lớn đến sức đề kháng bên trong của pinKhi độ dày áp suất cuộn lớn, kháng tiếp xúc giữa chất hoạt chất và chất lỏng thu thập tăng do vật liệu hoạt chất không lăn xuống chặt chẽ,và kháng cự bên trong của pin tăngVà bề mặt của pin điện cực dương với độ dày áp suất cuộn lớn sau khi chu kỳ pin tạo ra vết nứt,mà sẽ tăng thêm sức đề kháng tiếp xúc giữa chất hoạt bề mặt của tấm điện cực và bộ thu chất lỏng.

4. Thời gian xoay trục của tấm cực

Thời gian giữ khác nhau ảnh hưởng đến sức đề kháng bên trong của tấm dương tính.kháng cự bên trong của pin tăng chậm do ảnh hưởng của lớp phủ carbon của lithium iron phosphateKhi thời gian giữ dài hơn (hơn 23h), phản ứng của lithium iron phosphate và nước và sự gắn kết của chất kết dính tăng lên đáng kể.thời gian quay của tấm cột nên được kiểm soát nghiêm ngặt trong sản xuất thực tế.

5 Tiêm

Tính dẫn ion của chất điện giải xác định kháng thể bên trong và đặc điểm nhân của pin.Tính dẫn điện của chất điện phân là tỷ lệ ngược với phạm vi độ nhớt của dung môi, và nó cũng bị ảnh hưởng bởi nồng độ muối lithium và kích thước anion.số lượng tiêm chất lỏng và thời gian xâm nhập sau khi tiêm chất lỏng cũng ảnh hưởng trực tiếp đến sức đề kháng bên trong của pin. Số lượng tiêm chất lỏng ít hơn hoặc thời gian xâm nhập không đủ sẽ gây ra kháng cự bên trong lớn của pin, do đó ảnh hưởng đến dung lượng của pin.

Sử dụng hiệu ứng điều kiện

1 nhiệt độ

Ảnh hưởng của nhiệt độ đối với kích thước kháng cự bên trong là rõ ràng, nhiệt độ thấp hơn, quá trình truyền ion bên trong pin chậm hơn,kháng cự bên trong của pin càng lớn.Bản kháng pin có thể được chia thành điện trở pha cơ thể, điện trở màng SEI và điện trở chuyển tải.Kháng pha cơ thể và kháng màng SEI chủ yếu bị ảnh hưởng bởi độ dẫn ion điện giải, và xu hướng thay đổi ở nhiệt độ thấp phù hợp với xu hướng thay đổi tính dẫn điện giải.So với sự gia tăng trở ngại pha cơ thể và kháng màng SEI ở nhiệt độ thấp, trở ngại phản ứng điện tích quan trọng hơn với sự gia tăng nhiệt độ giảm.tỷ lệ trở ngại phản ứng sạc trong tổng kháng cự bên trong của pin đạt gần 100%.

2 SOC

Khi pin ở SOC khác nhau, kích thước kháng cự bên trong không giống nhau, đặc biệt là kháng cự dc trực tiếp ảnh hưởng đến hiệu suất điện của pin,phản ánh hiệu suất pin trong trạng thái thực tế: kháng dc pin lithium tăng lên với sự gia tăng độ sâu xả pin DOD, trong 10% ~ 80% của kích thước kháng khoảng thời gian xả cơ bản không thay đổi,nói chung trong độ sâu xả sâu của kháng cự bên trong tăng đáng kể.

3 Lưu trữ

Với sự gia tăng thời gian lưu trữ của pin lithium-ion, pin tiếp tục lão hóa và kháng cự bên trong của nó liên tục tăng lên.Các loại pin lithium khác nhau có mức độ thay đổi kháng cự bên trong khác nhauSau một thời gian lưu trữ dài 9-10 tháng, tốc độ tăng kháng thể bên trong của pin LFP cao hơn so với pin NCA và NCM.Tốc độ tăng kháng cự bên trong có liên quan đến thời gian lưu trữ, nhiệt độ lưu trữ và lưu trữ SOC. Stroe et al. đã định lượng mối quan hệ giữa pin LFP / C trong 24 đến 36 tháng (theo cách sau):

Cụ thể, nhiệt độ trong K, SOC trong phần trăm, và thời gian trong tháng.

4 tái phát

Cho dù trong lưu trữ hoặc lưu thông, tác động của nhiệt độ đối với kháng cự bên trong pin là nhất quán, nhiệt độ chu kỳ càng cao, tốc độ tăng kháng cự bên trong càng lớn.Các khoảng thời gian chu kỳ khác nhau có tác động khác nhau đến kháng cự bên trong của pinSự kháng cự bên trong của pin tăng lên với việc cải thiện độ sâu sạc và xả,và sự gia tăng kháng cự bên trong là tỷ lệ thuận với việc tăng cường điện tích và độ sâu xả.

Ngoài ảnh hưởng của độ sâu sạc và xả, điện áp sạc cũng bị ảnh hưởng: giới hạn điện áp sạc quá thấp hoặc quá cao sẽ làm cho điện cực trở ngại giao diện,Zheng rằng pin LFP / C trong chu kỳ của điện áp sạc tối ưu là 3.9 ~ 4.3V, các thí nghiệm cho thấy điện áp giới hạn quá thấp không thể tạo thành phim thụ động,và giới hạn điện áp quá cao sẽ dẫn đến chất điện giải trong LiFePO4 điện cực bề mặt oxy hóa phân hủy sản phẩm dẫn điện thấp.

5 Các loại khác

ắc quy lithium xe sẽ không tránh khỏi gặp phải điều kiện đường bộ kém trong ứng dụng thực tế,nhưng nghiên cứu đã phát hiện ra rằng môi trường rung động của pin lithium trong quá trình ứng dụng hầu như không có tác động đến sức đề kháng bên trong của pin lithium.

Chống bên trong là một thông số quan trọng để đo hiệu suất năng lượng của ion lithium và đánh giá tuổi thọ pin.hiệu suất nhân của pin càng tồi tệ, và càng nhanh nó tăng trong lưu trữ và tái chế. Kháng tích bên trong có liên quan đến cấu trúc pin, đặc tính vật liệu pin và quy trình sản xuất,và thay đổi với nhiệt độ xung quanh và trạng thái sạcDo đó, sự phát triển của pin kháng cự nội bộ thấp là chìa khóa để cải thiện hiệu suất năng lượng của pin,và nó có ý nghĩa thực tế rất lớn để làm chủ luật thay đổi của kháng pin nội bộ