リチウム電池の内部抵抗に影響を与える主な要因

リチウム電池を使用すると,電池の性能が絶えず低下し,主に容量の衰退,内部抵抗の増加,電力の低下などで表れます.バッテリーの内部抵抗の変化は温度によって影響されますしたがって,この論文は主に電池構造設計の側面から電池内部抵抗に影響を与える要因を説明します.原材料の性能処理プロセスと使用条件

構造設計への影響

バッテリー構造の設計では,バッテリー構造そのもののニッティングと溶接に加えて,バッテリーの内部抵抗に直接影響する極の耳の数を増やすことで,電池の内抵抗を一定程度効果的に減らすことができます.極の耳の位置は,電池の内抵抗にも影響します.ポジティブとネガティブな電極プレートヘッドのポール耳の位置は,最大の内部抵抗を持っていますローリング電池と比較すると ローリング電池は並列に数十個の小さな電池に相当し 内抵抗は小さいのです

原材料の性能への影響

1 陽電極と陰電極の活性物質

リチウム電池のカソード材料は Li ストレージ側であり,リチウム電池の性能を決定します.カソード材料は,主にコーティングとドーピングによって粒子間の電子伝導能力を向上させる例えば,Niでドーピングした後,P-O結合の強さは強化され,LiFePO4 / Cの構造は安定し,結晶細胞の容量は最適化されます.カソード材料の電荷移転阻害を効果的に減らすことができる.

電気化学熱結合モデルのシミュレーション分析は 活性化偏振の大きな増加,特に負電極活性化偏振,深刻な偏差が原因です負電極固相粒子の大きさを半分に減らすと,負電極活性化偏振を45%効果的に減らすことができます.だから電池の設計において,正電極と負電極の材料そのものの改善も不可欠です.

2指揮者

グラフィットと炭素ブラックは,優れた性能のため,リチウム電池の分野で広く使用されています.プラス電極の電池比性能が,炭素黒の導電剤を加えた方が良いグラフィット導電剤はシート粒子の形状があり,毛孔巻き係数が大きな比率を下回る液体相拡散プロセスが放出容量を制限する現象は,抗力は低くなっています. グラフィット/カーボンブラックと活性材料の接触点と比較すると,繊維性炭素ナノチューブが活性物質と直線接触しているバッテリーのインターフェースインペデンスを減らすことができます

3回の流体発作

流体コレクターと活性物質の間の接点抵抗を軽減し,それらの間の結合強度を向上させることは,リチウム電池の性能を改善するための重要な手段です.アルミホイル表面の導電性炭素コーティングとアルミホイルのコロナ処理は,効果的に電池のインターフェースインピーダンスを減らすことができます普通のアルミホイールと比較して,炭素で覆われたアルミホイールの使用は,バッテリーの内抵抗を約65%減らすことができます.使用過程で電池の増加を減らすことができます.

コロナで処理されたアルミニウムホイールのAC内抵抗は約20%削減できます. 一般的に使用される20%~90%SOC範囲では,DCの内部抵抗は小さく,放出深さの増加とともに徐々に減少します.

4 弁膜

電池内のイオン伝導は,電解液中のリオンイオンの散布によって,弁の毛穴を通る.弁の水分吸収能力は,良いイオン流通チャネルを形成するための鍵です弁は流体吸収性と孔隙構造が高くなる場合,導電性を向上させ,電池のインピーダンスを低下させ,電池の倍数性能を向上させることができます.普通の基本膜と比較して陶器用弁とコーティングされた弁は,弁の高温収縮耐性を大幅に改善するだけでなく,弁膜の液体吸収と濡れ容量も向上しますPP弁にSiO2セラミックコーティングを加えると弁の液体吸収量が17%増加します.PP/PE複合弁膜に1mのPVDF-HFPを塗装すると,弁膜の吸気量は70%から82%に増加しました細胞内抵抗が20%以上減少しました

プロセス要因の影響

1 パルプ

溶液を閉じるときに溶液分散の均一性は,導電剤が活性物質に均等に分散し,その物質と密接に接触できるかどうかに影響します.これは電池の内部抵抗と関係しています高速分散を増加させることで,スラム分散の均一性が向上し,バッテリーの内部抵抗が小さくなる.表面活性剤を追加することで,電極内の伝導剤の分布均一性が向上し,電気化学偏振が.

2 トン布

バッテリーの容量が確実であるとき極度の片側密度を増加させると,液体と弁の総長が減少します.表面密度の増加とともに,電池の内部抵抗が一定範囲内で減少する.塗装や乾燥中に溶媒分子の移動は炉の温度と密接に関連しており,これは電極内の結合剤と伝導剤の分布に直接影響します.そして電極内の導電網の形成に影響を与えるしたがって,コーティングと乾燥の温度もバッテリーの性能を最適化するための重要なプロセスです.

3 ロールプレッシャー

圧縮密度が増加するにつれて 蓄電池の内抵抗が一定程度減少します原材料の粒子の間の距離が減る圧縮密度の制御は主にロールの厚さによって達成される.バッテリーの内部抵抗に大きな影響を与える. ロール圧厚さが大きいとき,活性物質と収集液間の接触抵抗は,活性物質がしっかりとロールダウンできないため増加します.バッテリーの内部抵抗が増加しますバッテリーサイクルの後,大きなロール圧厚さの電池の正電極の表面は裂け目を生成します.これは,電極プレートの表面活性物質と流体コレクターとの間の接触抵抗をさらに増加させる.

4極地シートの周転時間

異なる保持時間が正面プレートの内部抵抗に影響を与えます. 保持時間が短ければ,バッテリーの内部抵抗は,リチウム鉄リン酸塩の炭素コーティングの影響によりゆっくりと増加します.保持時間が長ければ (23時間以上) リチウム鉄リン酸塩と水の反応と粘着剤の結合が著しく増加する.ポールシートの回転時間は,実際の生産で厳格に制御されるべきです.

5 注射

電解液のイオン導電性は電池の内部抵抗と倍数特性を決定する.電解液の導電性は溶媒の粘度範囲に逆比例する導電性の最適化に加えて,リチウム塩の濃度とアニオンサイズによっても影響されます.液体注入量と液体注入後の浸透時間も,電池の内部抵抗に直接影響します.液体注入量が少なく,または浸透時間が十分でない場合,電池の内部抵抗が大きくなり,電池の容量に影響します.

条件効果を使用する

1 温度

温度が内部抵抗の大きさに及ぼす影響は明らかです 温度が低いほど 電池内のイオン伝播が遅くなるのですバッテリーの内部抵抗が大きいほどバッテリーのインペデンス は,ボディ・フェーズ・インペデンス,SEI膜・インペデンス,電荷転送・インペデンスに分けられる.体相阻力とSEI膜阻力 主に電解質の離子伝導性に影響される低温での変化傾向は電解質伝導性の変化傾向と一致する.低温での体相阻力とSEI膜抵抗の増加と比較して温度が上昇するにつれて電荷反応インペデンスがより重要になります.充電反応阻力の比率が電池の全内抵抗のほぼ100%に達する.

2 SOC

バッテリーが異なるSOC状態にあるとき,内部抵抗の大きさは同じではありません. 特にDC抵抗は,バッテリーの電源性能に直接影響します.実際の状態のバッテリー性能を反映する: リチウム電池のDC抵抗は,電池の放電深度DODの増加とともに増加し,放電間隔抵抗の10%~80%のサイズが基本的には変化しません.深い放電の深さでは,通常,内部抵抗が大幅に増加した.

3 保存

リチウムイオン電池の貯蔵時間が長くなるにつれて 蓄電池は老化し その内抵抗は絶えず増加します異なるタイプのリチウム電池は,異なるレベルの内部抵抗変化を持っています9~10ヶ月間の長期保存期間を経て,LFP電池の内部抵抗増加率は,NCA電池とNCM電池よりも高い.内部抵抗の増加率は貯蔵時間に関連していますStroe et al. は24〜36ヶ月間 (以下のように) のLFP / C電池間の関係を定量化した.

具体的には,Kの温度,SOCの割合,そして数月の時間.

4 再発

貯蔵中でも流通中でも,バッテリーの内抵抗に対する温度の影響は一貫しています.サイクル温度が高くなるほど,内抵抗の増加率は高くなります.異なるサイクル間隔は,バッテリーの内部抵抗に異なる影響を及ぼします充電と放電の深さの改善によりバッテリーの内抵抗が増加します.内部抵抗の増加は 充電と放電の深さの強化に比例します.

充電と放電深さの影響に加えて,充電電圧も影響を受けます. 充電電圧の限界が低すぎたり高すぎたりすると,電極インターフェースのインペダンスが,充電電圧のサイクルにおけるLFP / C電池は,最適な充電電圧が3である.9~4.3V,実験では,極限電圧が低すぎると,消化フィルムが作れないことがわかりました.そして電圧の限界があまりにも高すぎると LiFePO4電極表面酸化分解低伝導性製品に電解液が導きます.

5 その他

自動車用リチウム電池は 交通条件が悪くなるリチウム電池の内部抵抗に ほとんど影響しないことがわかりました.

内部抵抗はリチウムイオンの電源性能を測定し バッテリーの寿命を評価するための重要なパラメータです電池の倍数性能が悪くなるほど内部抵抗は,バッテリーの構造,バッテリーの材料の特性,製造プロセスに関連しています.周囲の温度と充電状態の変化低内抵抗電池の開発は 電池の性能向上の鍵です内部電池耐久性変化の法則を習得することが非常に重要です