Говорете за вътрешното съпротивление на литиевата батерия с теория и производство

Вътрешното съпротивление е съпротивлението на литиевата батерия, когато токът протича през батерията. Според метода за изпитване той може да бъде разделен на вътрешно съпротивление на променлив ток и вътрешно съпротивление на постоянен ток. Вътрешното съпротивление на батерията е важен параметър за идентифициране на качеството на литиево-йонните батерии. Голямото вътрешно съпротивление на батерията ще генерира голямо количество Джоул топлина и ще доведе до повишаване на температурата на батерията, което ще доведе до намаляване на работното напрежение на разреждането на батерията, съкращаване на времето за разреждане и ще повлияе на работата и живота на батерията. Причинява сериозно въздействие. Вътрешното съпротивление също е важен параметър в теста за проверка на електрохимичните характеристики на литиевите батерии. Комбинирайте материалите и процесите на литиевите батерии, за да споделите с вас факторите, влияещи върху вътрешното съпротивление на литиевите батерии.

По принцип вътрешното съпротивление на батерията се разделя на омично вътрешно съпротивление и вътрешно съпротивление на поляризацията. Омичното вътрешно съпротивление се състои от електроден материал, електролит, съпротивление на диафрагмата и контактно съпротивление на различни части. Вътрешното съпротивление на поляризацията се отнася до съпротивлението, причинено от поляризация по време на електрохимична реакция, включително вътрешно съпротивление на електрохимичната поляризация и вътрешно съпротивление на поляризацията на концентрацията. Омичното вътрешно съпротивление на батерията се определя от общата проводимост на батерията, а поляризационното вътрешно съпротивление на батерията се определя от коефициента на дифузия на твърдата фаза на литиевите йони в активния материал на електрода.

омично съпротивление

Омичното съпротивление е главно разделено на три части, едната е йонно съпротивление, другата е електронно съпротивление, а третата е контактно съпротивление. Надяваме се, че вътрешното съпротивление на литиевата батерия е възможно най-малко, така че трябва да предприемем конкретни мерки за намаляване на омичното вътрешно съпротивление за тези три елемента.

1. Ионен импеданс

Съпротивлението на йони на литиева батерия се отнася до съпротивлението на литиеви йони в батерията. В литиевата батерия скоростта на миграция на литиевия йон и скоростта на електронно проводимост играят еднакво важна роля, а йонното съпротивление се влияе главно от положителните и отрицателните електродни материали, сепаратора и електролита. За да намалите импеданса на йони, трябва да направите следното:

Уверете се, че положителните и отрицателните материали и електролитът имат добра омокряемост.

Необходимо е да се избере подходяща плътност на уплътняване при проектиране на полюсната част. Ако плътността на уплътняване е твърде голяма, електролитът не е лесен за инфилтриране, което ще увеличи йонното съпротивление. За отрицателния полюс, ако SEI филмът, образуван на повърхността на активния материал по време на първото зареждане и разреждане, е твърде дебел, това също ще увеличи йонното съпротивление. По това време е необходимо да се коригира процесът на формиране на батерията, за да се реши.

②Влиянието на електролита

Електролитът трябва да има подходящата концентрация, вискозитет и проводимост. Когато вискозитетът на електролита е твърде висок, той не води до проникване между положителните и отрицателните активни материали. В същото време електролитът също се нуждае от ниска концентрация, твърде високата концентрация също не е благоприятна за неговия поток и инфилтрация. Проводимостта на електролита е най-важният фактор, влияещ върху йонното съпротивление, който определя миграцията на йони.

③Влиянието на диафрагмата върху йонния импеданс

Основните влияещи фактори на диафрагмата върху йонното съпротивление са: електролитното разпределение в диафрагмата, областта на диафрагмата, дебелината, големината на порите, порьозността и коефициента на извитост. За керамичните диафрагми е необходимо също така да се предотврати блокирането на керамичните частици на порите на диафрагмата, което не е благоприятно за преминаването на йони. Докато се гарантира, че електролитът е напълно инфилтриран в мембраната, в нея не трябва да има излишен електролит, което намалява ефективността на използване на електролита.

2. Електронен импеданс

Има много влияещи фактори на електронния импеданс, които могат да бъдат подобрени от аспекти като материали и процеси.

①Положителни и отрицателни полюсни плочи

Основните фактори, които влияят на електронния импеданс на положителните и отрицателните плочи, са: контактът между активния материал и токосъбирача, факторите на самия активен материал и параметрите на плочата. Активният материал трябва да контактува напълно с повърхността на колектора на тока, което може да се разглежда от медното фолио на колектора за ток, основния материал от алуминиево фолио и адхезията на положителните и отрицателните пасти на електродите. Порьозността на самия жив материал, страничните продукти на повърхността на частиците и неравномерното смесване с проводимия агент могат да причинят промени в електронния импеданс. Параметрите на полярната плоча като плътността на живата материя са твърде малки, разликата между частиците е твърде голяма, което не е благоприятно за електронната проводимост.

② Мембрана

Основните фактори, влияещи върху електронния импеданс на диафрагмата, са: дебелината на мембраната, порьозността и страничните продукти в процеса на зареждане и разреждане. Първите две са лесни за разбиране. След разглобяването на батерията на сепаратора често се открива дебел слой кафяв материал, включително графитния отрицателен електрод и страничните продукти от реакцията му, което ще блокира отвора на сепаратора и ще намали живота на батерията.

Sub Субстрат на токосъбирач

Материалът, дебелината, ширината на токоприемника и степента на контакт с пластините влияят на електронния импеданс. Токоприемникът трябва да избере субстрат, който не е окислен и пасивиран, в противен случай това ще повлияе на импеданса. Лошото заваряване между медно и алуминиево фолио и уши също ще повлияе на електронния импеданс.

3. Съпротивление на контакта

Контактното съпротивление се формира между контакта между медното и алуминиевото фолио и активния материал и е необходимо да се обърне внимание на адхезията на положителната и отрицателната каша.

Поляризирана вътрешна устойчивост

Когато токът преминава през електродите, явлението, че електродният потенциал се отклонява от равновесния електроден потенциал, се нарича електродна поляризация. Поляризацията включва омична поляризация, електрохимична поляризация и поляризация на концентрацията, както е показано на фигура 1. Поляризационното съпротивление се отнася до вътрешното съпротивление, причинено от поляризацията на положителните и отрицателните електроди на батерията по време на електрохимичната реакция. Той може да отразява вътрешната консистенция на батерията, но не е подходящ за производство поради влиянието на операцията и метода. Вътрешното съпротивление на поляризация не е постоянно и се променя с времето по време на процеса на зареждане и разреждане. Това е така, защото съставът на активния материал, концентрацията на електролита и температурата постоянно се променят. Омичното вътрешно съпротивление се подчинява на закона на Ohm' и вътрешното съпротивление на поляризацията се увеличава с увеличаването на плътността на тока, но това не е линейна връзка. Често се увеличава линейно с увеличаване на логаритъма на плътността на тока.

Най-общо казано, DC вътрешното съпротивление на батерията е равно на сумата от вътрешното съпротивление на поляризацията и омичното вътрешно съпротивление. Измерването на вътрешното съпротивление на постояннотока е от голямо значение. Има много фактори, които оказват влияние върху вътрешното съпротивление на поляризацията, като скорост на заряд и разряд, околна температура, състояние на SOC, концентрация на електролит и т.н. Ето пример за температурно влияние върху вътрешното съпротивление на литиево-железните фосфатни батерии. Тези, които се нуждаят от подходяща литература, могат да пишат лично на FIRSTEK, както е показано на фигурата по-долу:

Настоящи методи за измерване на вътрешното съпротивление на батерията, използвани в индустрията

В индустриалните приложения точното измерване на вътрешното съпротивление на батерията се извършва от специално оборудване. Понастоящем методите за измерване на вътрешното съпротивление на батерията, използвани в индустрията, включват основно следните две:

1. Метод за измерване на вътрешно съпротивление на постоянен ток

Според физическата формула R=U / I, тестовото оборудване принуждава батерията да пропуска голям постоянен постоянен ток за кратък период от време (обикновено 2 до 3 секунди) (в момента обикновено се използва голям ток от 40А до 80А) , и батерията се измерва по това време Напрежението в двата края и се изчислява текущото вътрешно съпротивление на батерията съгласно формулата.

Точността на този метод на измерване е относително висока. С правилен контрол грешката на точността на измерването може да се контролира в рамките на 0,1%. Но този метод има очевидни недостатъци:

(1) Само батерии или акумулатори с голям капацитет могат да бъдат измерени, а батериите с малък капацитет не могат да натоварят голям ток от 40А до 80А в рамките на 2 до 3 секунди;

(2) Когато батерията премине голям ток, електродите вътре в батерията ще бъдат поляризирани, което ще доведе до поляризирано вътрешно съпротивление. Следователно времето за измерване трябва да е много кратко, в противен случай измереното вътрешно съпротивление има голяма грешка;

(3) Големият ток, протичащ през батерията, ще повреди вътрешните електроди на батерията.

2. Метод за измерване на вътрешното съпротивление на променливото налягане

Тъй като батерията всъщност е еквивалентна на активен резистор, ние прилагаме фиксирана честота и фиксиран ток към батерията (понастоящем обикновено се използват 1kHz честота и 50mA малък ток), а след това напрежението се взема проба, коригира, филтрира и т.н. След това изчислете вътрешното съпротивление на батерията чрез операционната усилвателна верига. Времето за измерване на батерията на метода за измерване на вътрешното съпротивление на променливото напрежение е изключително кратко, обикновено около 100 милисекунди.

Точността на този метод на измерване също е добра и грешката на точността на измерването обикновено е между 1% и 2%.

Предимствата и недостатъците на този метод:

(1) Почти всички батерии могат да бъдат измерени с помощта на метода за вътрешно съпротивление на променливото напрежение, включително батерии с малък капацитет. Този метод обикновено се използва за измерване на вътрешното съпротивление на клетките на батерията на лаптопа.

(2) Точността на измерване на метода за измерване на падането на променливотоково напрежение вероятно ще бъде повлияна от пулсационния ток, а също така има възможност за смущения в хармоничния ток. Това е тест за способността за предотвратяване на смущения във веригата на измервателния уред

(3) Този метод няма да причини големи щети на самата батерия.

(4) Точността на измерване на метода за измерване на пропадането на променливотоково напрежение не е толкова добра, колкото метода за измерване на вътрешното съпротивление на постояннотоковия разряд.