Nói về sức đề kháng bên trong của pin lithium với lý thuyết và sản xuất

Điện trở bên trong là sức đề kháng của pin lithium khi dòng điện chảy qua pin. Theo phương pháp thử nghiệm, nó có thể được chia thành kháng nội bộ AC và kháng nội bộ DC. Sức đề kháng bên trong của pin là một thông số quan trọng để xác định chất lượng của pin lithium-ion. Sức đề kháng bên trong lớn của pin sẽ tạo ra một lượng lớn nhiệt Joule và làm cho nhiệt độ của pin tăng lên, dẫn đến giảm điện áp làm việc xả pin, rút ngắn thời gian xả và ảnh hưởng đến hiệu suất và tuổi thọ của pin. Gây ảnh hưởng nghiêm trọng. Điện trở bên trong cũng là một thông số quan trọng trong thử nghiệm để xác minh hiệu suất điện hóa của pin lithium. Kết hợp các vật liệu và quy trình của pin lithium để chia sẻ với bạn các yếu tố ảnh hưởng đến sức đề kháng bên trong của pin lithium.

Nói chung, sức đề kháng bên trong pin được chia thành sức đề kháng bên trong ohmic và kháng phân cực bên trong. Sức đề kháng bên trong ohmic bao gồm vật liệu điện cực, chất điện phân, khả năng chống cơ hoành và khả năng chống tiếp xúc của các bộ phận khác nhau. Điện trở phân cực bên trong đề cập đến sức đề kháng gây ra bởi sự phân cực trong phản ứng điện hóa, bao gồm điện phân cực kháng bên trong và sức đề kháng phân cực tập trung bên trong. Sức đề kháng bên trong ohmic của pin được xác định bởi tổng độ dẫn điện của pin, và sức đề kháng phân cực bên trong của pin được xác định bởi hệ số khuếch tán pha rắn của các ion lithium trong vật liệu hoạt tính điện cực.

ohmic kháng thuốc

Điện trở ohmic chủ yếu được chia thành ba phần, một là kháng ion, phần còn lại là điện trở điện tử và phần thứ ba là kháng tiếp xúc. Chúng tôi hy vọng rằng sức đề kháng bên trong của pin lithium càng nhỏ càng tốt, vì vậy chúng tôi cần thực hiện các biện pháp cụ thể để giảm sức đề kháng bên trong ohmic cho ba mặt hàng này.

1. Trở kháng ion

Điện trở ion pin lithium đề cập đến sức đề kháng của các ion lithium trong pin. Trong pin lithium, tốc độ di chuyển lithium ion và tốc độ dẫn điện tử đóng một vai trò quan trọng không kém, và điện trở ion chủ yếu bị ảnh hưởng bởi các vật liệu điện cực dương và âm, bộ tách và chất điện phân. Để giảm trở kháng ion, bạn cần phải làm như sau:

(1) Đảm bảo rằng các vật liệu tích cực và tiêu cực và chất điện phân có khả năng kết hợp tốt.

Nó là cần thiết để chọn một mật độ nén phù hợp khi thiết kế các mảnh cực. Nếu mật độ nén quá lớn, chất điện phân không dễ xâm nhập, điều này sẽ làm tăng khả năng chống ion. Đối với mảnh cực âm, nếu màng SEI được hình thành trên bề mặt của vật liệu hoạt động trong lần sạc đầu tiên và xả quá dày, nó cũng sẽ làm tăng khả năng chống ion. Tại thời điểm này, nó là cần thiết để điều chỉnh quá trình hình thành pin để giải quyết nó.

(2) Ảnh hưởng của chất điện giải

Chất điện phân phải có nồng độ, độ nhớt và độ dẫn điện thích hợp. Khi độ nhớt điện giải quá cao, nó không có lợi cho sự xâm nhập giữa các vật liệu hoạt động tích cực và tiêu cực. Đồng thời, chất điện giải cũng cần nồng độ thấp, nồng độ quá cao cũng không có lợi cho dòng chảy và xâm nhập của nó. Độ dẫn điện của chất điện phân là yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến khả năng kháng ion, xác định sự di chuyển của các ion.

(3) Ảnh hưởng của cơ hoành đối với trở kháng ion

Các yếu tố ảnh hưởng chính của cơ hoành trên điện trở ion là: phân phối chất điện phân trong cơ hoành, khu vực cơ hoành, độ dày, kích thước lỗ chân lông, độ xốp và hệ số tortuosity. Đối với màng gốm, nó cũng là cần thiết để ngăn chặn các hạt gốm ngăn chặn các lỗ chân lông của cơ hoành, mà không có lợi cho việc thông qua các ion. Trong khi đảm bảo rằng chất điện phân được thâm nhập hoàn toàn vào cơ hoành, không nên có chất điện phân dư thừa còn lại trong đó, làm giảm hiệu quả sử dụng của chất điện phân.

2. Trở kháng điện tử

Có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng của trở kháng điện tử, có thể được cải thiện từ các khía cạnh như vật liệu và quy trình.

(1) Tấm cực dương và âm

Các yếu tố chính ảnh hưởng đến trở kháng điện tử của các tấm tích cực và tiêu cực là: sự tiếp xúc giữa vật liệu hoạt động và bộ thu hiện tại, các yếu tố của vật liệu hoạt động và các thông số của tấm. Các vật liệu hoạt động nên hoàn toàn liên hệ với bề mặt thu hiện tại, có thể được xem xét từ các lá đồng thu hiện tại, vật liệu cơ sở lá nhôm, và độ bám dính của các sản phẩm dán điện cực dương và âm. Độ xốp của vật liệu sống, các sản phẩm bổ trợ trên bề mặt của các hạt và sự pha trộn không đồng đều với tác nhân dẫn điện đều có thể gây ra những thay đổi trong trở kháng điện tử. Các thông số mảng cực như mật độ vật chất sống quá nhỏ, khoảng cách giữa các hạt quá lớn, không có lợi cho dẫn điện tử.

(2) Cơ hoành

Các yếu tố chính ảnh hưởng đến trở kháng điện tử của cơ hoành là: độ dày cơ hoành, độ xốp và các sản phẩm phụ trong quá trình sạc và xả. Hai đầu tiên là dễ hiểu. Sau khi pin được tháo rời, một lớp vật liệu màu nâu dày thường được tìm thấy trên dải phân cách, bao gồm điện cực âm than chì và các sản phẩm phụ phản ứng của nó, sẽ chặn lỗ tách và giảm tuổi thọ pin.

(3) Chất nền thu gom hiện tại

Vật liệu, độ dày, chiều rộng của bộ thu hiện tại và mức độ tiếp xúc với các tab đều ảnh hưởng đến trở kháng điện tử. Bộ thu hiện tại cần phải chọn một chất nền không bị oxy hóa và thụ động, nếu không nó sẽ ảnh hưởng đến trở kháng. Hàn kém giữa đồng và nhôm lá và các tab cũng sẽ ảnh hưởng đến trở kháng điện tử.

3. Tiếp xúc kháng chiến

Sức đề kháng tiếp xúc được hình thành giữa tiếp xúc giữa lá đồng và nhôm và vật liệu hoạt động, và nó là cần thiết để chú ý đến độ bám dính của bùn tích cực và tiêu cực.

Sức đề kháng nội bộ phân cực

Khi dòng điện đi qua các điện cực, hiện tượng tiềm năng điện cực lệch khỏi tiềm năng điện cực cân bằng được gọi là phân cực điện cực. Phân cực bao gồm phân cực ohmic, phân cực điện hóa và phân cực tập trung, như thể hiện trong Hình 1. Điện trở phân cực đề cập đến sức đề kháng bên trong gây ra bởi sự phân cực của các điện cực dương và âm của pin trong phản ứng điện hóa. Nó có thể phản ánh tính nhất quán bên trong của pin, nhưng nó không phù hợp để sản xuất do ảnh hưởng của hoạt động và phương pháp. Khả năng chống phân cực bên trong không phải là không đổi, và nó thay đổi theo thời gian trong quá trình sạc và xả. Điều này là do thành phần của vật liệu hoạt động, nồng độ chất điện phân và nhiệt độ liên tục thay đổi. Sức đề kháng nội bộ ohmic tuân theo định luật Ohm, và sức đề kháng nội bộ phân cực tăng lên với sự gia tăng mật độ hiện tại, nhưng nó không phải là một mối quan hệ tuyến tính. Nó thường tăng tuyến tính khi lô-ga-ngh bản của mật độ hiện tại tăng lên.

Nói chung, sức đề kháng bên trong DC của pin bằng tổng sức đề kháng phân cực bên trong và sức đề kháng bên trong ohmic. Việc đo lường sức đề kháng bên trong DC có ý nghĩa lớn. Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến sức đề kháng bên trong của phân cực, chẳng hạn như tốc độ tích điện và xả, nhiệt độ môi trường xung quanh, trạng thái SOC, nồng độ chất điện giải và vân vân. Dưới đây là một ví dụ về ảnh hưởng nhiệt độ đến sức đề kháng bên trong của pin lithium sắt phosphate. Những người cần tài liệu có liên quan có thể viết riêng cho FIRSTEK, như thể hiện trong hình dưới đây:

Các phương pháp đo điện trở bên trong pin hiện tại được sử dụng trong ngành

Trong các ứng dụng công nghiệp, việc đo lường chính xác điện trở bên trong pin được thực hiện bằng thiết bị đặc biệt. Hiện nay, các phương pháp đo điện trở bên trong pin được sử dụng trong ngành chủ yếu bao gồm hai phương pháp sau:

1. Phương pháp đo điện trở bên trong xả DC

Theo công thức vật lý R = U / I, thiết bị kiểm tra buộc pin phải vượt qua một dòng DC hằng số lớn trong một khoảng thời gian ngắn (thường là 2 đến 3 giây) (hiện tại một dòng điện lớn từ 40A đến 80A thường được sử dụng), và pin được đo tại thời điểm này Điện áp ở cả hai đầu và tính toán điện trở bên trong pin hiện tại theo công thức.

Độ chính xác của phương pháp đo lường này là tương đối cao. Với sự kiểm soát thích hợp, lỗi độ chính xác đo lường có thể được kiểm soát trong vòng 0,1%. Nhưng phương pháp này có những thiếu sót rõ ràng:

(1) Chỉ có thể đo được pin dung lượng lớn hoặc bộ tích lũy, và pin dung lượng nhỏ không thể nạp dòng điện lớn từ 40A đến 80A trong vòng 2 đến 3 giây;

(2) Khi pin đi qua một dòng điện lớn, các điện cực bên trong pin sẽ bị phân cực, dẫn đến khả năng chống phân cực bên trong. Do đó, thời gian đo phải rất ngắn, nếu không sức đề kháng bên trong đo được có lỗi lớn;

(3) Dòng điện lớn chảy qua pin sẽ làm hỏng các điện cực bên trong của pin.

2. Phương pháp đo điện trở bên trong giảm áp suất AC

Bởi vì pin thực sự tương đương với điện trở hoạt động, chúng tôi áp dụng tần số cố định và dòng điện cố định cho pin (hiện tại tần số 1kHz và dòng điện nhỏ 50mA thường được sử dụng), và sau đó điện áp được lấy mẫu, sửa chữa, lọc, v.v. Sau đó tính toán điện trở bên trong của pin thông qua mạch khuếch đại hoạt động. Thời gian đo pin của phương pháp đo điện trở bên trong giảm điện áp AC là cực kỳ ngắn, thường là khoảng 100 mili giây.

Độ chính xác của phương pháp đo này cũng tốt và lỗi độ chính xác đo thường từ 1% đến 2%.

Ưu điểm và nhược điểm của phương pháp này:

(1) Hầu như tất cả các pin có thể được đo bằng cách sử dụng phương pháp đo điện trở bên trong thả điện áp AC, bao gồm cả pin dung lượng nhỏ. Phương pháp này thường được sử dụng để đo sức đề kháng bên trong của các tế bào pin máy tính xách tay.

(2) Độ chính xác đo của phương pháp đo điện áp AC có khả năng bị ảnh hưởng bởi dòng gợn sóng, và cũng có khả năng nhiễu dòng điện hài hòa. Đây là một thử nghiệm cho khả năng chống nhiễu trong mạch thiết bị đo lường

(3) Phương pháp này sẽ không gây ra nhiều thiệt hại cho pin chính nó.

(4) Độ chính xác đo lường của phương pháp đo thả điện áp AC không tốt bằng phương pháp đo điện trở bên trong xả DC.