Razgovor o unutarnjem otporu litij baterije s teorijom i proizvodnjom

Unutarnji otpor je otpor litij baterije kada struja teče kroz bateriju. Prema testnoj metodi, može se podijeliti na AC unutarnji otpor i DC unutarnji otpor. Unutarnji otpor baterije važan je parametar za identifikaciju kvalitete litij-ionih baterija. Veliki unutarnji otpor baterije generirat će veliku količinu Joule topline i uzrokovati porast temperature baterije, što će rezultirati smanjenjem radnog napona pražnjenja baterije, skratiti vrijeme pražnjenja te utjecati na performanse i vijek trajanja baterije. Izazvati ozbiljan utjecaj. Unutarnji otpor je također važan parametar u testu za provjeru elektrokemijskih performansi litij baterija. Kombinirajte materijale i procese litij baterija podijeliti s vama čimbenike koji utječu na unutarnji otpor litij baterija.

Općenito, unutarnji otpor baterije se dijeli na ohmički unutarnji otpor i polarizaciju unutarnjeg otpora. Ohmički unutarnji otpor sastoji se od elektrodnog materijala, elektrolita, otpornosti na dijafragmu i kontaktne otpornosti raznih dijelova. Unutarnja otpornost polarizacije odnosi se na otpor uzrokovan polarizacijom tijekom elektrokemijske reakcije, uključujući elektrokemijsku polarizaciju unutrašnju otpornost i polarizaciju koncentracije unutrašnji otpor. Ohmički unutarnji otpor baterije određuje se ukupnom vodljivosti baterije, a polarizacija unutarnji otpor baterije određuje se koeficijentom difuzije krute faze litija u aktivnom materijalu elektrode.

ohmički otpor

Otpor ohmika se uglavnom dijeli na tri dijela, jedan je ion otpor, drugi je elektronički otpor, a treći kontaktni otpor. Nadamo se da je unutrašnji otpor litij baterije što manji, pa moramo poduzeti specifične mjere kako bismo smanjili ohmički unutarnji otpor za ova tri predmeta.

1. Iona impedancija

Otpornost iona litij baterije odnosi se na otpor litij-iona u bateriji. U litijskoj bateriji jednako važnu ulogu imaju brzina migracije litij-iona i brzina provodljivosti elektrona, a na ionski otpor uglavnom utječu pozitivni i negativni elektrodni materijali, razdjelnik i elektrolit. Da biste smanjili impedanciju iona, morate učiniti sljedeće:

(1) Osigurajte da pozitivni i negativni materijali i elektroliti imaju dobru motivost.

Potrebno je odabrati prikladnu gustoću zbijanja prilikom projektiranja stupa komad. Ako je gustoća sabijanja prevelika, elektrolita nije lako infiltrirati, što će povećati ionu otpor. Za negativan pol komad, ako se SEI film formiran na površini aktivnog materijala tijekom prvog punjenja i pražnjenje je previše debeo, to će također povećati ionu otpor. U ovom trenutku, potrebno je podesiti proces stvaranja baterije kako bi ga riješili.

(2)Utjecaj elektrolita

Elektrolit mora imati odgovarajuću koncentraciju, viskoznost i vodljivost. Kada je viskoznost elektrolita prevelika, nije pogodno za infiltraciju između pozitivnih i negativnih aktivnih materijala. Istovremeno, elektrolitu je također potrebna niska koncentracija, prevelika koncentracija također nije pogodna za njegov protok i infiltraciju. Vodljivost elektrolita je najvažniji faktor koji utječe na ionu otpornost, koji određuje migraciju iona.

(3)Utjecaj dijafragme na ionu impedanciju

Glavni utjecajni čimbenici dijafragme na ionu otpora su: distribucija elektrolita u dijafragmi, područje dijafragme, debljina, veličina pora, koeficijent poroznosti i tortuoziteta. Za keramičke dijafragme potrebno je spriječiti i keramičke čestice da blokiraju pore dijafragme, što ne pomaze prolazu iona. Dok se osigurava da se elektrolit u potpunosti infiltrira u dijafragmu, u njemu ne bi trebao ostati višak elektrolita, što smanjuje učinkovitost korištenja elektrolita.

2. Elektronička impedancija

Postoje mnogi utjecajni čimbenici elektroničke impedancije, koji se mogu poboljšati iz aspekata kao što su materijali i procesi.

(1)Pozitivne i negativne pločice s polovima

Glavni čimbenici koji utječu na elektroničku impedansu pozitivne i negativne ploče su: kontakt između aktivnog materijala i trenutnog kolekcionara, čimbenici samog aktivnog materijala, te parametri ploče. Aktivni materijal bi trebao u potpunosti kontaktirati trenutnu površinu kolekcionara, koja se može uzeti u obzir iz trenutne kolekcionačke bakarne folije, aluminijske folije osnovnog materijala, te prilijepiti pozitivne i negativne elektrode paste. Poroznost samog živog materijala, by-proizvodi na površini čestica, i neravnomjerno miješanje s provodnim sredstvom može sve uzrokovati promjene u elektroničkoj impedansi. Parametri polarne ploče kao što je gustoća žive tvari je premala, jaz između čestica je prevelik, što ne poma e za provođenje elektrona.

(2) Dijafragma

Glavni čimbenici koji utječu na elektroničku impedansu dijafragme su: debljina dijafragme, poroznost, i by-proizvodi u procesu punjenja i pražnjenje. Prva dva je lako razumjeti. Nakon rastavljanja baterije, na separatoru se često nalazi debeo sloj smeđeg materijala, uključujući grafitnu negativnu elektrodu i njegove nuždane reakcije, što će blokirati rupu razdjelnika i smanjiti vijek trajanja baterije.

(3) Trenutna kolekciona podloga

Materijal, debljina, širina trenutnog kolektora i stupanj kontakta s karticama svi utječu na elektroničku impedansu. Trenutni kolekcionar treba odabrati podlogu koja nije oksidirana i pasivna, inače će utjecati na impedanciju. Loše zavarivanje između bakra i aluminijske folije i kartica također će utjecati na elektroničku impedanciju.

3. Otpor kontakta

Kontaktna otpornost se formira između kontakta između bakra i aluminijske folije i aktivnog materijala, a potrebno je obratiti pozornost na prilijepljivost pozitivnog i negativnog gnoja.

Polarizirani unutarnji otpor

Kada struja prolazi kroz elektrode, pojava da potencijal elektrode odstupa od ravnotežnog elektrodnog potencijala naziva se polarizacija elektroda. Polarizacija uključuje ohmičku polarizaciju, elektrokemijsku polarizaciju i polarizaciju koncentracije, kao što je prikazano na slici 1. Otpor polarizacije odnosi se na unutarnji otpor uzrokovan polarizacijom pozitivnih i negativnih elektroda baterije tijekom elektrokemijske reakcije. Može odražavati unutarnju dosljednost baterije, ali nije pogodna za proizvodnju zbog utjecaja operacije i metode. Unutrašnji otpor polarizacije nije konstantan, a mijenja se s vremenom tijekom procesa punjenja i pražnjenja. To je zato što se sastav aktivnog materijala, koncentracija elektrolita i temperatura stalno mijenjaju. Ohmski unutarnji otpor poštuje Ohmov zakon, a polarizacija unutrašnji otpor se povećava s povećanjem gustoće struje, ali to nije linearni odnos. Često se povećava linearly kako se povećava logaritam trenutne gustoće.

Općenito govoreći, DC unutarnji otpor baterije jednak je zbroju unutarnjeg otpora polarizacije i ohmičkog unutarnjeg otpora. Mjerenje dc unutarnje otpornosti je od velikog značaja. Postoje mnogi čimbenici koji utječu na unutarnju otpornost polarizacije, kao što su naboj i stopa pražnjenje, temperatura okoline, SOC stanje, koncentracija elektrolita i tako dalje. Ovdje je primjer utjecaja temperature na unutarnju otpornost litij željeza fosfat baterije. Oni kojima je potrebna relevantna literatura mogu privatno pisati u FIRSTEK, kao što je prikazano na slici ispod:

Trenutačne metode mjerenja unutarnjeg otpora baterije koje se koriste u industriji

U industrijskim primjenama, točno mjerenje unutarnje otpornosti baterije provodi se posebnom opremom. Trenutno metode mjerenja unutarnjeg otpora baterije koje se koriste u industriji uglavnom uključuju sljedeće dvije:

1. Metoda unutarnjeg mjerenja otpora istosmjernog pražnjenja istosmjernog ispuštanja

Prema fizičkoj formuli R=U/I, ispitna oprema tjera bateriju da prođe veliku konstantnu istosmjernu struju u kratkom vremenskom razdoblju (obično 2 do 3 sekunde) (trenutno se općenito koristi velika struja od 40A do 80A), a baterija se u ovom trenutku mjeri Napon na oba kraja, te izračunava trenutni unutarnji otpor baterije prema formuli.

Točnost ove metode mjerenja je relativno visoka. Uz pravilnu kontrolu, pogreška točnosti mjerenja može se kontrolirati unutar 0,1%. Ali ova metoda ima očite nedostatke:

(1) Mogu se izmjeriti samo baterije velikog kapaciteta ili akumulatori, a baterije malog kapaciteta ne mogu učitati veliku struja od 40A do 80A unutar 2 do 3 sekunde;

(2) Kada baterija prođe veliku struju, elektrode unutar baterije će biti polarizirane, što rezultira polariziranim unutarnjim otporom. Stoga vrijeme mjerenja mora biti vrlo kratko, inače izmjereni unutarnji otpor ima veliku pogrešku;

(3) Velika struja koja teče kroz bateriju oštetit će unutarnje elektrode baterije.

2. Metoda mjerenja unutarnjeg mjerenja otpora na tlak ac

Budući da je baterija zapravo ekvivalentna aktivnom otpornik, primjenjujemo fiksnu frekvenciju i fiksnu struja na bateriju (trenutno se koristi frekvencija od 1kHz i mala struja od 50mA), a zatim se napon uzorkuju, ispravljaju, filtriraju itd. Zatim izračunajte unutarnji otpor baterije kroz operativni krug pojačala. Vrijeme mjerenja baterije ac napona pad unutarnje metode mjerenja otpora je iznimno kratko, općenito oko 100 milisekundi.

Točnost ove metode mjerenja također je dobra, a pogreška točnosti mjerenja općenito je između 1% i 2%.

Prednosti i nedostaci ove metode:

(1) Gotovo sve baterije mogu se mjeriti pomoću metode unutarnjeg mjerenja otpora na izmjenièni napon, ukljuèujuæi baterije malog kapaciteta. Ova metoda se općenito koristi za mjerenje unutarnje otpornosti stanica baterije prijenosnog računala.

(2) Mjerna točnost metode mjerenja pada izmjeničnih napona vjerojatno će na njih utjecati struja ripple, a postoji i mogućnost smetnji harmonične struje. Ovo je test za sposobnost protiv smetnji u sklopu mjernog instrumenta

(3) Ova metoda neće prouzročiti mnogo oštećenja same baterije.

(4) Točnost mjerenja metode mjerenja ispuštanja ac napona nije dobra kao metoda unutarnjeg mjerenja otpora istosmjernog pražnjenja.