鉅大LARGE | 點擊量：3679次 | 2020年03月27日
哪些因素會影響電池內(nèi)阻？
一、結構設計影響
在電池結構設計中，除了電池結構件本身的鉚接及焊接之外，電池極耳的數(shù)量、尺寸、位置等直接影響電池內(nèi)阻大小。在一定程度內(nèi)，增加極耳數(shù)量，可有效降低電池內(nèi)阻。極耳位置也能影響電池的內(nèi)阻，極耳位置在正負極極片頭部的卷繞電池內(nèi)阻最大，且相較于卷繞式電池，疊片式電池相當于幾十片小電池并聯(lián)，其內(nèi)阻更小。
1正負極活性材料
鋰電池中正極材料是儲Li一方，更多的決定了鋰電池的性能，正極材料主要通過包覆與摻雜來改善顆粒之間的電子傳導能力。如摻雜Ni后增強了P-O鍵的強度，穩(wěn)定了LiFePO4/C的結構，優(yōu)化了晶胞體積，可有效降低正極材料的電荷轉移阻抗。
而通過電化學熱耦合模型仿真分析得知在高倍率放電條件下，活化極化特別是負極活化極化的大幅增加是極化嚴重的主要原因。減小負極顆粒粒徑可以有效減小負極活化極化，當負極固相粒徑減小一半時，活化極化可降低45%。因此，就電池設計而言，正負極材料本身的改善研究也是必不可少的。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
2導電劑
石墨和炭黑因其良好性能，在鋰電池領域應用廣泛。相對于石墨類導電劑，正極添加炭黑類導電劑的電池倍率性能更優(yōu)，因為石墨類導電劑具有片狀顆粒形貌，大倍率下引起孔隙曲折系數(shù)較大增長，易出現(xiàn)Li液相擴散過程限制放電容量的現(xiàn)象。而添加了CNTs的電池其內(nèi)阻更小，因為相對石墨/炭黑與活性材料的點接觸，纖維狀的碳納米管與活性材料屬于線接觸，可以降低電池的界面阻抗。
3集流體
降低集流體與活性物質(zhì)間的界面電阻，提高兩者之間的粘結強度是提升鋰電池性能的重要手段。在鋁箔表面涂覆導電碳涂層和對鋁箔進行電暈處理可有效降低電池的界面阻抗。相較普調(diào)鋁箔，使用涂碳鋁箔可以使電池的內(nèi)阻降低65%左右，且可降低電池在使用過程中內(nèi)阻的增幅。
經(jīng)電暈處理的鋁箔交流內(nèi)阻可降低20%左右，在常使用的20%~90%SOC區(qū)間內(nèi)，直流內(nèi)阻整體偏小且隨放電深度的增加，其增幅逐漸較小。
4隔膜
電池內(nèi)部的離子傳導需依賴電解液中Li離子通過隔膜多孔的擴散，隔膜的吸液潤濕能力是形成良好離子流動通道的關鍵，當隔膜具有更高的吸液率和多孔結構時，能提升導電性減小電池阻抗，提高電池的倍率性能。相較普通基膜，陶瓷隔膜和涂膠隔膜不但能大幅提高隔膜的高溫耐收縮性，而且可增強隔膜的吸液潤濕能力，在PP隔膜上增加SiO2陶瓷涂層，可使隔膜的吸液量增加17%。在PP/PE復合隔膜上涂覆1μm的PVDF-HFP，隔膜吸液率由70%增加到82%，電芯內(nèi)阻下降20%以上。
三、制程因素影響
1合漿
合漿時漿料分散的均勻性影響著導電劑是否能夠均勻的分散在活性物質(zhì)中與其緊密接觸，與電池內(nèi)阻相關。通過增加高速分散，可提高漿料分散的均勻性，電池內(nèi)阻越小。通過添加表面活性劑可改善提高電極中導電劑的分布均勻性，可減小電化學極化提高放電中值電壓。
2涂布
面密度是電池設計的關鍵參數(shù)之一，在電池容量一定時，增加極片面密度勢必會減小集流體和隔膜的總長度，電池的歐姆內(nèi)阻會隨之減小，因此在一定范圍內(nèi)，電池的內(nèi)阻隨著面密度的增加而減小。涂布烘干時溶劑分子的遷移與脫離與烘箱的溫度密切相關，直接影響著極片內(nèi)粘結劑和導電劑的分布，進而影響極片內(nèi)部導電網(wǎng)格的形成，因此涂布烘干的溫度也是優(yōu)化電池性能的重要工藝過程。
3輥壓
在一定程度內(nèi)，電池內(nèi)阻隨著壓實密度的增大而減小，因為壓實密度增大，原材料粒子間的距離減小，粒子間的接觸越多，導電橋梁和通道越多，電池阻抗降低。而控制壓實密度主要是通過輥壓厚度來實現(xiàn)的。不同輥壓厚度對電池內(nèi)阻具有較大程度的影響，輥壓厚度較大時，由于活性物質(zhì)未能輥壓緊密致使活性物質(zhì)與集流體之間的接觸電阻增大，電池內(nèi)阻增大。且電池循環(huán)后輥壓厚度較大的電池正極表面產(chǎn)生裂紋，會進一步增大極片表面活性物質(zhì)與集流體之間的接觸電阻。
4極片周轉時間
正極片不同擱置時間對其電池內(nèi)阻具有較大程度的影響，擱置時間較短時，受磷酸鐵鋰表面碳包覆層與磷酸鐵鋰作用力影響，電池的內(nèi)阻增大較為緩慢；當擱置時間較長時(大于23h)，受磷酸鐵鋰與水反應以及粘合劑的粘合作用共同影響，電池的內(nèi)阻增大較為明顯。因此，實際生產(chǎn)中需嚴格控制極片的周轉時間。
5注液
電解液的離子電導率決定了電池的內(nèi)阻和倍率特性，電解液電導率的大小與溶劑的粘度程反比，同時還受鋰鹽濃度和陰離子大小的影響。除了對電導率的優(yōu)化研究之外，注液量和注液后的浸潤時間也直接影響著電池內(nèi)阻，注液量較少或浸潤時間不充分，都會引起電池內(nèi)阻偏大，從而影響電池的容量發(fā)揮。
