Maneras de reducir la resistencia óhmica en baterías de iones de litio

La resistencia interna de una batería de iones de litio consta principalmente de tres partes: Resistencia de iones, resistencia electrónica y resistencia de contacto. Para reducir la resistencia interna de una batería de iones de litio, se deben tomar medidas específicas para estos tres aspectos.

Resistencia de iones de baterías de iones de litio

La resistencia de iones de una batería de iones de litio se refiere a la resistencia que se produce durante la transmisión interna de iones de litio. La tasa de migración de los iones de litio y La conductividad electrónica desempeñan un papel igualmente importante en la batería de litio, y la resistencia de los iones está influenciada principalmente por los materiales del electrodo positivo y negativo, El separador, Y el electrolito. Para reducir la resistencia de los iones, se deben considerar los siguientes puntos:

Garantizar buenas propiedades de humectación de materiales y electrolitos de electrodos positivos y negativos

Al diseñar las placas de electrodo, es necesario seleccionar la densidad de compactación adecuada. Densidades de compactación demasiado altas conducen a una mala humectación de electrolitos, lo que a su vez aumenta la resistencia de los iones. Para placas de electrodo negativo, si la película SEI en la superficie de la sustancia activa es demasiado gruesa durante la carga y descarga inicial, también aumentará la resistencia de iones, Y el proceso de formación de la batería debe ajustarse para resolver este problema.

El impacto del electrolito

El electrolito debe tener una concentración, viscosidad y conductividad adecuadas. Cuando la viscosidad del electrolito es demasiado alta, no conduce a la infiltración entre los materiales activos positivos y negativos del electrolito. Al mismo tiempo, el electrolito necesita baja concentración. Demasiada concentración también es perjudicial para su flujo e infiltración. La conductividad del electrolito es el factor más importante que afecta la resistencia de los iones y determina la migración de los iones.

La influencia del separador en la resistencia de los iones

Los principales factores que influyen en la resistencia de los iones del separador incluyen la distribución del electrolito en el separador, el área del separador, el grosor, el tamaño de los poros, la porosidad y el coeficiente de tortuosidad. Para los separadores de cerámica, también es necesario evitar que las partículas de cerámica bloqueen los poros del separador y garantizar que no haya un electrolito residual excesivo para reducir la eficiencia de uso del electrolito.

Resistencia electrónica de las baterías de iones de litio

Los factores que influyen en la resistencia electrónica de las baterías de iones de litio son numerosos y se pueden mejorar a partir del material, el proceso y otros aspectos.

Placas de electrodo positivo y negativo

Los factores que influyen en la resistencia electrónica de las placas de electrodo positivo y negativo son principalmente el contacto entre los materiales activos y los colectores de corriente, las propiedades físicas de los materiales activos y los parámetros de las placas de electrodo. Debe establecerse un contacto suficiente entre los materiales activos y los colectores de corriente para una mejor adhesión de las pastas de electrodos positivos y negativos. La porosidad del propio material activo, los subproductos en la superficie de las partículas y la mezcla desigual con agentes conductores pueden dar como resultado un cambio en la resistencia electrónica. La densidad del material activo es demasiado pequeña si el espacio de partículas es demasiado grande, lo que resulta en una mala conducción electrónica.

El separador

Los factores que influyen en la resistencia electrónica del separador son principalmente el grosor, la porosidad y los subproductos generados durante el proceso de carga y descarga. Los dos primeros factores son fáciles de entender. Al desmontar la batería, a menudo se puede encontrar una capa gruesa de sustancias marrones en la parte superior del separador. En su interior, el electrodo negativo de grafito y sus subproductos de reacción pueden causar el bloqueo de los poros del separador y reducir la vida útil de la batería.

El sustrato colector actual

El material, el grosor, el ancho y el grado de contacto entre el colector de corriente y el oído del electrodo influyen en la resistencia electrónica. El colector de corriente debe usar sustratos no oxidados y pasivados, de lo contrario, la resistencia se verá afectada. La mala soldadura entre las láminas de cobre y aluminio y la oreja del electrodo también afectará la resistencia electrónica.

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Resistencia de contacto de las baterías de iones de litio

La resistencia de contacto se forma entre las láminas de cobre y aluminio y los materiales activos y requiere especial atención a la adhesión de las pastas de electrodo positivo y negativo.

La polarización resResistencia

Cuando la corriente pasa a través de los electrodos, el potencial del electrodo se desvía del potencial del electrodo de equilibrio, que se llama polarización del electrodo. La polarización incluye polarización óhmica, polarización electroquímica y polarización de concentración. La resistencia a la polarización se refiere a la resistencia interna causada por la polarización de los electrodos durante la reacción electroquímica. Puede reflejar la consistencia dentro de la batería. Sin embargo, no es adecuado para la producción porque se ve afectado por la operación y los métodos. La resistencia a la polarización no es una constante, pero cambia continuamente con el tiempo durante la carga y descarga debido a cambios en la composición del material activo, la concentración de electrolitos y la temperatura. La resistencia óhmica sigue la Ley de Ohm y la resistencia a la polarización aumenta no linealmente con aumentos en la densidad de corriente. El aumento a menudo ocurre linealmente con un registro creciente de densidad de corriente.

El impacto del diseño estructural

En el diseño estructural de las baterías de iones de litio, además del remachado y la soldadura de los componentes estructurales de la batería, el número, el tamaño, Y la posición de los oídos del electrodo de la batería afectan directamente la resistencia interna de la batería. Hasta cierto punto, aumentar el número de orejas de electrodo puede reducir efectivamente la resistencia interna de la batería. La posición de la oreja del electrodo también afecta la resistencia interna de la batería; la resistencia interna de las baterías enrolladas es más alta en la parte superior de las placas de electrodo positivo y negativo, mientras que las baterías apiladas son equivalentes a la conexión paralela de decenas de baterías pequeñas, lo que da como resultado una menor resistencia interna.

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