Конструкція структури внутрішнього опору літій-іонної батареї та вплив продуктивності сировини

З використанням літій-іонних акумуляторів продуктивність акумулятора продовжує знижуватися, що в основному проявляється у зменшенні ємності, збільшенні внутрішнього опору, падінні потужності тощо. На зміну внутрішнього опору акумулятора впливають різні умови, як-от температура та розряд глибина. Таким чином, у цьому документі в основному пояснюються фактори, що впливають на внутрішній опір акумуляторів, з точки зору конструкції акумулятора та характеристик сировини.

Ⅰ. Вплив дизайну конструкції літій-іонної батареї

У конструкції конструкції батареї, крім заклепок і зварювання самої конструкції батареї, кількість, розмір і положення виступів батареї безпосередньо впливають на внутрішній опір батареї. До певної міри збільшення кількості вкладок може ефективно зменшити внутрішній опір батареї. Положення виступів також може впливати на внутрішній опір батареї. Внутрішній опір спіральної батареї з позицією виступу на головці позитивного та негативного електродів є найбільшим. У порівнянні зі спіральною батареєю, ламінована батарея еквівалентна десяткам маленьких батарей. При паралельному з’єднанні внутрішній опір менший.

Ⅱ. Продуктивність сировини для літій-іонних акумуляторів

1. Позитивні та негативні активні матеріали

Матеріали позитивного електрода в літієвих батареях – це оксиди перехідних металів і фосфіди, що містять літій, як-от LiCoO2, LiFePO4 тощо, які визначають продуктивність літієвих батарей. Матеріали позитивного електрода в основному покращують електронну провідність між частинками шляхом покриття та легування. Наприклад, після легування Ni міцність зв’язку P-O підвищується, структура LiFePO4/C стабілізується, об’єм елементарної комірки оптимізується, а опір передачі заряду матеріалу позитивного електрода може бути ефективно зменшено.< p>

Згідно з симуляційним аналізом моделі електрохімічного теплового зв’язку, за умов високошвидкісного розряду активаційна поляризація, особливо значне збільшення активаційної поляризації негативного електрода, є основною причиною сильної поляризації. Зменшення розміру частинок негативного електрода може ефективно зменшити поляризацію активації негативного електрода. Коли розмір частинок твердої фази негативного електрода зменшується вдвічі, поляризація активації може бути зменшена на 45%. Тому, що стосується дизайну літій-іонних акумуляторів, дослідження щодо вдосконалення самих матеріалів позитивного та негативного електродів також є важливими.

2. Провідник

Графіт і сажа широко використовуються в галузі літій-іонних акумуляторів завдяки своїм хорошим властивостям. Порівняно з провідними речовинами на основі графіту продуктивність роботи батареї при додаванні провідних речовин на основі сажі до позитивного електрода є кращою, оскільки провідні речовини на основі графіту мають лускучу форму частинок, що спричиняє значне збільшення коефіцієнта звивистості пор під велике збільшення, і схильний до дифузії рідкої фази Li. Явище полягає в тому, що процес обмежує розрядну ємність.

Внутрішній опір батареї, доданої з ВНТ, менший, оскільки порівняно з точковим контактом між графітом/сажею та активним матеріалом волокниста вуглецева нанотрубка та активний матеріал знаходяться в контакті лінії, що може зменшити опір інтерфейсу акумулятор.

3. Струмоприймач

Зменшення опору на поверхні розділу між струмоприймачем і активним матеріалом і покращення міцності зв’язку між ними є важливими засобами покращення продуктивності літієвих батарей. Нанесення електропровідного вуглецевого покриття на поверхню алюмінієвої фольги та коронна обробка алюмінієвої фольги можуть ефективно зменшити міжфазний опір батареї. Порівняно зі звичайною алюмінієвою фольгою використання алюмінієвої фольги з вуглецевим покриттям може зменшити внутрішній опір акумулятора приблизно на 65%, а також може зменшити збільшення внутрішнього опору літій-іонного акумулятора під час використання.

Внутрішній опір змінного струму алюмінієвої фольги, обробленої коронним розрядом, можна зменшити приблизно на 20%. У зазвичай використовуваному діапазоні від 20% до 90% SOC загальний внутрішній опір постійному струму є відносно малим, і збільшення поступово зменшується зі збільшенням глибини розряду.

4. Роздільник батареї

Провідність іонів усередині батареї залежить від дифузії іонів літію в електроліті через пори сепаратора. Поглинання рідини та змочувальна здатність сепаратора є ключем до формування хорошого каналу потоку іонів. Коли сепаратор має вищу швидкість поглинання рідини та пористу структуру, його можна покращити. Провідність зменшує опір батареї та покращує продуктивність батареї.

Порівняно зі звичайними основними сепараторами, керамічні сепаратори та сепаратори з гумовим покриттям можуть не тільки значно покращити стійкість сепаратора до високотемпературної усадки, але також підвищити поглинання рідини та змочувальну здатність сепаратора. Додавання керамічного покриття SiO2 до сепаратора PP може збільшити об’єм рідини, що поглинає сепаратор, на 17%. Покриття 1 мкм PVDF-HFP на композитний сепаратор PP/PE збільшує швидкість поглинання рідини сепаратором із 70% до 82%, а внутрішній опір комірки зменшується більш ніж на 20%.