Les principaux facteurs affectant la résistance interne des batteries au lithium

Avec l'utilisation d'une batterie au lithium, les performances de la batterie se détériorent constamment, se manifestant principalement par une détérioration de la capacité, une augmentation de la résistance interne, une diminution de la puissance, etc.le changement de la résistance interne de la batterie est affecté par la températurePar conséquent, ce document expose principalement les facteurs qui influent sur la résistance interne de la batterie du point de vue de la conception de la structure de la batterie,performance des matières premières, les conditions de traitement et d'utilisation.

Impact de la conception structurelle

Dans la conception de la structure de la batterie, en plus du rivetage et du soudage de la structure de la batterie elle-même, le nombre,la taille et la position de l'oreille du pôle de la batterie affectent directement la résistance interne de la batterieDans une certaine mesure, l'augmentation du nombre d'oreilles polaires peut effectivement réduire la résistance interne de la batterie. La position de l'oreille polaire peut également affecter la résistance interne de la batterie.La position de l'oreille du pôle dans la tête de la plaque d'électrode positive et négative a la plus grande résistance interne, et comparée à la batterie à bobine, la batterie stratifiée équivaut à des dizaines de petites batteries en parallèle, et sa résistance interne est plus faible.

Impact des matières premières sur les performances

1 Matériau actif des électrodes positives et négatives

Le matériau de cathode de la batterie au lithium est le côté de stockage Li, qui détermine davantage les performances de la batterie au lithium.Le matériau de cathode améliore principalement la capacité de conduction des électrons entre les particules par un revêtement et un dopagePar exemple, après dopage avec du Ni, la force de la liaison P-O est améliorée, la structure de LiFePO4/C est stabilisée et le volume de la cellule cristalline est optimisé,qui peut réduire efficacement l'impédance de transfert de charge du matériau de la cathode.

Et l'analyse de simulation du modèle de couplage thermique électrochimique montre que la forte augmentation de la polarisation d'activation, en particulier la polarisation d'activation négative de l'électrode,est la principale raison de la polarisation sérieuse.La réduction de la taille des particules négatives de l'électrode peut réduire efficacement la polarisation d'activation de l'électrode négative de 45% lorsque la taille des particules de phase solide de l'électrode négative diminue de moitié.C'est pourquoi, en termes de conception de la batterie, l'amélioration du matériau de l'électrode positive et négative elle-même est également essentielle.

2- Conducteur.

Le graphite et le noir de carbone sont largement utilisés dans le domaine de la batterie au lithium en raison de leurs bonnes performances.le rapport de performance de la batterie de l'électrode positive ajoutée à l'agent conducteur noir de carbone est meilleur, parce que l'agent conducteur du graphite a une morphologie de particules de feuille, ce qui entraîne le coefficient d'enroulement des pores sous le rapport grand,qui est facile à apparaître le phénomène que le Li processus de diffusion de phase liquide limite la capacité de décharge.La batterie avec CNT a une résistance interne moindre, car comparée au graphite/noir de carbone et au point de contact du matériau actif,le nanotube fibreux de carbone est en contact linéaire avec le matériau actif, ce qui peut réduire l'impédance d'interface de la batterie.

Trois épisodes de liquide

La réduction de la résistance d'interface entre le collecteur de fluide et le matériau actif et l'amélioration de la résistance de liaison entre eux est un moyen important d'améliorer les performances de la batterie au lithium.Le revêtement de carbone conducteur sur la surface de la feuille d'aluminium et le traitement corona de la feuille d'aluminium peuvent réduire efficacement l'impédance d'interface de la batterie.Comparé à la feuille d'aluminium ordinaire, l'utilisation de feuille d'aluminium revêtue de carbone peut réduire la résistance interne de la batterie d'environ 65%,et peut réduire l'augmentation de la batterie dans le processus d'utilisation.

La résistance interne à l'AC de la feuille d'aluminium traitée avec corona peut être réduite d'environ 20%.la résistance interne en courant continu est faible et l'augmentation diminue progressivement avec l'augmentation de la profondeur de décharge.

4 Le diaphragme

La conduction ionique à l'intérieur de la batterie dépend de la diffusion des ions Li dans l'électrolyte à travers les pores du diaphragme.La capacité d'absorption de l'humidité du diaphragme est la clé pour former un bon canal de flux ioniqueLorsque le diaphragme a une absorption plus élevée du liquide et une structure poreuse, il peut améliorer la conductivité, réduire l'impédance de la batterie et améliorer les performances multiplicatrices de la batterie.Comparé à la membrane de base ordinaire, le diaphragme en céramique et le diaphragme revêtu peuvent non seulement améliorer considérablement la résistance au rétrécissement du diaphragme à haute température,mais aussi améliorer l'absorption de liquide et la capacité d'humidification du diaphragmeL'ajout d'un revêtement en céramique SiO2 sur le diaphragme PP peut augmenter de 17% le volume d'absorption du fluide du diaphragme.La peinture de 1 m de PVDF-HFP sur le diaphragme composite PP / PE a augmenté l' aspirate du diaphragme de 70% à 82%, et la résistance interne de la cellule a diminué de plus de 20%.

Impact des facteurs de processus

1 La pulpe

L'uniformité de la dispersion de la suspension lors de la fermeture de la suspension a une incidence sur la dispersion uniforme de l'agent conductrice dans la substance active et en contact étroit avec elle,qui est liée à la résistance interne de la batterieEn augmentant la dispersion à grande vitesse, l'uniformité de la dispersion de la suspension peut être améliorée et la résistance interne de la batterie sera plus petite.l'uniformité de distribution de l'agent conducteur dans l'électrode peut être améliorée et la polarisation électrochimique.

2 Tu de tissu

La densité faciale est l'un des paramètres clés de la batterie.l'augmentation de la densité extrêmement unilatérale réduit la longueur totale du fluide et du diaphragmePar conséquent, dans une certaine plage, la résistance interne de la batterie diminue avec l'augmentation de la densité de surface.Pendant le revêtement et le séchage, la migration des molécules de solvant est étroitement liée à la température du four, ce qui affecte directement la répartition du liant et de l'agent conducteur dans l'électrode,et affecte ensuite la formation de grille conductrice à l'intérieur de l'électrodePar conséquent, la température de revêtement et de séchage est également un processus important pour optimiser les performances de la batterie.

3 Pression de roulement

Dans une certaine mesure, la résistance interne de la batterie diminue à mesure que la densité de compactage augmente, parce que la densité de compactage augmente,la distance entre les particules de matière première diminue, plus les particules sont en contact, plus le pont et les canaux sont conducteurs, plus l'impédance de la batterie diminue.L'épaisseur différente de la pression des rouleaux a un impact important sur la résistance interne de la batterieLorsque l'épaisseur de la pression du rouleau est grande, la résistance de contact entre la substance active et le liquide de collecte augmente en raison de l'incapacité du matériau actif à rouler fermement.et la résistance interne de la batterie augmente.Et la surface de l'électrode positive de la batterie avec une grande épaisseur de pression du rouleau après le cycle de la batterie produit des fissures,qui augmentera encore la résistance de contact entre le tensioactif de la plaque d'électrode et le collecteur de fluide.

4. Temps de rotation de la feuille polaire

La différence de temps de maintien affecte la résistance interne de la plaque positive.la résistance interne de la batterie augmente lentement en raison de l'influence du revêtement en carbone de phosphate de fer de lithiumLorsque la durée de conservation est plus longue (plus de 23 heures), la réaction du phosphate de fer de lithium et de l'eau et la liaison de l'adhésif augmentent de façon significative.le temps de rotation de la feuille de pôle doit être strictement contrôlé dans la production réelle.

5 Injection

La conductivité ionique de l'électrolyte détermine la résistance interne et les caractéristiques de multiplicateur de la batterie.La conductivité de l'électrolyte est inversement proportionnelle à la plage de viscosité du solvant, et il est également affecté par la concentration de sel de lithium et la taille des anions.la quantité d'injection de fluide et le temps d'infiltration après l'injection de fluide affectent également directement la résistance interne de la batterieUne injection de liquide moindre ou un temps d'infiltration insuffisant provoqueront une résistance interne importante de la batterie, affectant ainsi la capacité de la batterie.

Utiliser des effets de condition

1 température

L'effet de la température sur la résistance interne est évident. Plus la température est basse, plus la transmission d'ions à l'intérieur de la batterie est lente.plus la résistance interne de la batterie est grandeL'impédance de la batterie peut être divisée en impédance de phase du corps, impédance de membrane SEI et impédance de transfert de charge.L'impédance de phase corporelle et l'impédance de membrane SEI sont principalement affectées par la conductivité ionique des électrolytes, et la tendance de changement à basse température est cohérente avec la tendance de changement de la conductivité des électrolytes.Comparé à l'augmentation de l'impédance de phase du corps et de la résistance de la membrane SEI à basse température, l'impédance de réaction de charge est plus significative avec l'augmentation de la température.la proportion de l'impédance de réaction de charge dans la résistance interne totale de la batterie atteint presque 100%.

2 SOC

Lorsque la batterie est dans un SOC différent, la taille de la résistance interne n'est pas la même, en particulier la résistance CC affecte directement les performances de puissance de la batterie,reflétant les performances de la batterie à l'état réel: la résistance à courant continu de la batterie au lithium augmente avec l'augmentation de la profondeur de décharge de la batterie DOD, dans 10% à 80% de la taille de la résistance de l'intervalle de décharge pratiquement inchangée,généralement dans la profondeur de décharge de la résistance interne a augmenté de manière significative.

3 Entreposage

Avec l'augmentation du temps de stockage de la batterie lithium-ion, la batterie continue de vieillir et sa résistance interne augmente constamment.Différents types de batteries au lithium ont des degrés différents de changement de résistance interne.Après une longue période de stockage de 9 à 10 mois, le taux d'augmentation de la résistance interne des batteries LFP est supérieur à celui des batteries NCA et NCM.Le taux d'augmentation de la résistance interne est lié au temps de stockageStroe et al. ont quantifié la relation entre les batteries LFP / C pendant 24 à 36 mois (comme suit):

Plus précisément, la température en K, le SOC en pourcentage, et le temps en mois.

4 récurrence

Que ce soit en stockage ou en circulation, l'impact de la température sur la résistance interne de la batterie est constant, plus la température du cycle est élevée, plus le taux d'augmentation de la résistance interne est élevé.Différents intervalles de cycle ont des effets différents sur la résistance interne de la batterieLa résistance interne de la batterie augmente avec l'amélioration de la profondeur de charge et de décharge.et l'augmentation de la résistance interne est proportionnelle au renforcement de la charge et de la profondeur de décharge.

En plus de l'influence de la charge et de la profondeur de décharge, la tension de charge est également affectée: une limite de tension de charge trop basse ou trop élevée rendra l'impédance de l'interface de l'électrode,Zheng que la batterie LFP / C dans le cycle de la tension de charge optimale est de 3.9 à 4.3 V, les expériences ont montré que la tension limite trop basse ne peut pas former un film de passivation,et une limite de tension trop élevée conduira à l'électrolyte dans la décomposition de l'oxydation de la surface de l'électrode LiFePO4 produit de faible conductivité.

5 Autres

Les batteries au lithium des véhicules connaîtront inévitablement de mauvaises conditions routières dans l'application pratique,mais l'étude a révélé que l'environnement de vibration de la batterie au lithium dans le processus d'application n'a presque aucune influence sur la résistance interne de la batterie au lithium.

La résistance interne est un paramètre important pour mesurer les performances énergétiques des ions lithium et évaluer la durée de vie de la batterie.la performance du multiplicateur de la batterie est pireLa résistance interne est liée à la structure de la batterie, aux caractéristiques du matériau de la batterie et au processus de fabrication.et des changements avec la température ambiante et l'état de charge.Par conséquent, le développement d'une batterie à faible résistance interne est la clé pour améliorer les performances de la batterie,et il est d'une grande importance pratique de maîtriser la loi de changement de la résistance interne de la batterie