La resistencia interna es la resistencia de la batería de litio cuando la corriente fluye a través de la batería. Según el método de prueba, se puede dividir en resistencia interna de CA y resistencia interna de CC. La resistencia interna de la batería es un parámetro importante para identificar la calidad de las baterías de iones de litio. La gran resistencia interna de la batería generará una gran cantidad de calor Joule y hará que la temperatura de la batería aumente. Causar un impacto grave. En la prueba para verificar el rendimiento electroquímico de las baterías de litio por varios factores, la resistencia interna también es un parámetro importante para la investigación. Combine los materiales y procesos de las baterías de litio para compartir con usted los factores que afectan la resistencia interna de las baterías de litio.
Generalmente, la resistencia interna de la batería se divide en resistencia interna óhmica y resistencia interna de polarización. La resistencia óhmica interna está compuesta por el material del electrodo, el electrolito, la resistencia del diafragma y la resistencia de contacto de cada parte. La resistencia interna de polarización se refiere a la resistencia causada por la polarización durante la reacción electroquímica, incluida la resistencia interna de polarización electroquímica y la resistencia interna de polarización de concentración. La resistencia óhmica interna de la batería está determinada por la conductividad total de la batería, y la resistencia interna de polarización de la batería está determinada por el coeficiente de difusión en fase sólida de los iones de litio en el material activo del electrodo.
La resistencia óhmica se divide principalmente en tres partes, una es la impedancia iónica, la otra es la impedancia electrónica y la tercera es la impedancia de contacto. Esperamos que la resistencia interna de la batería de litio sea lo más pequeña posible, por lo que debemos tomar medidas específicas para reducir la resistencia óhmica interna de estos tres elementos.
1. Impedancia de iones
La resistencia a los iones de la batería de litio se refiere a la resistencia a la transmisión de iones de litio dentro de la batería. En una batería de litio, la velocidad de migración de iones de litio y la velocidad de conducción de electrones juegan un papel igualmente importante, y la resistencia de iones se ve afectada principalmente por los materiales de los electrodos positivos y negativos, el separador y el electrolito. Para reducir la impedancia de iones, debe hacer lo siguiente:
①Asegúrese de que los materiales positivos y negativos y el electrolito tengan una buena humectabilidad.
Es necesario seleccionar una densidad de compactación adecuada al diseñar la pieza polar. Si la densidad de compactación es demasiado grande, el electrolito no es fácil de infiltrar, lo que aumentará la resistencia a los iones. Para la pieza de polo negativo, si la película SEI formada en la superficie del material activo durante la primera carga y descarga es demasiado gruesa, también aumentará la resistencia a los iones. En este momento, es necesario ajustar el proceso de formación de la batería para solucionarlo.
②La influencia del electrolito
El electrolito debe tener la concentración, viscosidad y conductividad adecuadas. Cuando la viscosidad del electrolito es demasiado alta, no conduce a la infiltración entre el electrolito y los materiales activos de los electrodos positivo y negativo. Al mismo tiempo, el electrolito también necesita una concentración baja, una concentración demasiado alta tampoco es propicia para su flujo e infiltración. La conductividad del electrolito es el factor más importante que afecta la resistencia de los iones, lo que determina la migración de iones.
③La influencia del diafragma en la impedancia de iones
Los principales factores que influyen en la resistencia de los iones del diafragma son: distribución de electrolitos en el diafragma, área del diafragma, espesor, tamaño de poro, porosidad y coeficiente de tortuosidad. Para los diafragmas cerámicos, también es necesario evitar que las partículas cerámicas bloqueen los poros del diafragma, lo que no favorece el paso de iones. Mientras se asegura que el electrolito se infiltre completamente en el diafragma, no debe quedar ningún exceso de electrolito en él, lo que reduce la eficiencia del electrolito.
2. Impedancia electrónica
Son muchos los factores que influyen en la impedancia electrónica, que pueden mejorarse a partir de aspectos como materiales y procesos.
①Placas de polos positivos y negativos
Los principales factores que afectan la impedancia electrónica de las placas positiva y negativa son: el contacto entre el material activo y el colector de corriente, los factores del propio material activo y los parámetros de la placa. El material activo debe estar en pleno contacto con la superficie del colector de corriente, que se puede considerar a partir de la lámina de cobre del colector de corriente, el material base de la lámina de aluminio y la adhesión de las pastas de electrodos positivos y negativos. La porosidad del material vivo en sí, los subproductos en la superficie de las partículas y la mezcla desigual con el agente conductor, etc., harán que cambie la impedancia electrónica. Los parámetros de la placa polar, como la densidad de la materia viva, son demasiado pequeños, el espacio entre las partículas es demasiado grande, lo que no conduce a la conducción de electrones.
② Diafragma
Los principales factores que influyen en el diafragma sobre la impedancia electrónica son: el espesor del diafragma, la porosidad y los subproductos en el proceso de carga y descarga. Los dos primeros son fáciles de entender. Después de que se desmonta la batería, a menudo se encuentra una capa gruesa de material marrón en el separador, incluido el electrodo negativo de grafito y sus subproductos de reacción, que bloquearán los poros del diafragma y reducirán la vida útil de la batería.
③ Material base del colector de corriente
El material, el grosor, el ancho del colector de corriente y el grado de contacto con las pestañas afectan la impedancia electrónica. El colector de corriente debe elegir un sustrato que no haya sido oxidado y pasivado, de lo contrario afectará la impedancia. Una soldadura deficiente entre el cobre y el papel de aluminio y las lengüetas también afectará la impedancia electrónica.
3. Resistencia de contacto
La resistencia de contacto se forma entre el contacto entre el cobre y el papel de aluminio y el material activo, y se debe prestar atención a la adhesividad de las pastas de electrodos positivos y negativos.
2. Resistencia interna polarizada
Cuando la corriente pasa a través de los electrodos, el fenómeno de que el potencial del electrodo se desvía del potencial del electrodo de equilibrio se denomina polarización del electrodo. La polarización incluye polarización óhmica, polarización electroquímica y polarización de concentración, como se muestra en la Figura 1. La resistencia de polarización se refiere a la resistencia interna causada por la polarización del electrodo positivo y el electrodo negativo de la batería durante la reacción electroquímica. Puede reflejar la consistencia interna de la batería, pero no es adecuado para la producción debido a la influencia de la operación y el método. La resistencia de polarización interna no es constante y cambia con el tiempo durante el proceso de carga y descarga. Esto se debe a que la composición del material activo, la concentración y la temperatura del electrolito cambian constantemente. La resistencia interna óhmica obedece a la ley de Ohm y la resistencia interna de polarización aumenta con el aumento de la densidad de corriente, pero no es una relación lineal. A menudo aumenta linealmente a medida que aumenta el logaritmo de la densidad de corriente.
Diagrama de relación de voltaje de polarización-voltaje de trabajo OCV
En términos generales, la resistencia interna de CC de la batería es igual a la suma de la resistencia interna de polarización y la resistencia interna óhmica. La medición de la resistencia interna de CC es de gran importancia. Hay muchos factores que afectan la resistencia interna de la polarización, como la tasa de carga y descarga, la temperatura ambiente, el estado SOC, la concentración de electrolitos, etc. A continuación se muestra un ejemplo de la influencia de la temperatura en la resistencia interna de las baterías de fosfato de hierro y litio. Aquellos que necesiten literatura relevante pueden escribir en privado al editor, como se muestra en la siguiente figura:
En tercer lugar, el método de medición de la resistencia interna de la batería que se utiliza actualmente en la industria.
En aplicaciones industriales, la medición precisa de la resistencia interna de la batería se lleva a cabo mediante equipos especiales. En la actualidad, los métodos de medición de la resistencia interna de la batería utilizados en la industria incluyen principalmente los dos siguientes:
1. Método de medición de la resistencia interna de descarga de CC
De acuerdo con la fórmula física R=U/I, el equipo de prueba fuerza a la batería a pasar una gran corriente continua constante en un corto período de tiempo (generalmente 2 to 3 segundos) (actualmente se usa generalmente una gran corriente de 40A a 80A), y la batería es medido en este momento El voltaje en ambos extremos y la resistencia interna de corriente de la batería se calculan de acuerdo con la fórmula.
La precisión de este método de medición es relativamente alta. Con el control adecuado, el error de precisión de la medición se puede controlar dentro de 0.1%. Pero este método tiene defectos obvios:
(1) Solo puede medir baterías o acumuladores de gran capacidad, y las baterías de pequeña capacidad no pueden cargar una gran corriente de 40A-80A en 2 to 3 segundos;
(2) W cuando la batería pasa una gran corriente, los electrodos dentro de la batería se polarizarán, lo que dará como resultado una resistencia interna polarizada. Por lo tanto, el tiempo de medición debe ser muy corto, de lo contrario el valor de la resistencia interna medido tendrá un gran error;
(3) T La gran corriente que fluye a través de la batería dañará los electrodos internos de la batería hasta cierto punto.
2. AC método de medición de resistencia interna de caída de presión
Debido a que la batería es en realidad equivalente a una resistencia activa, aplicamos una frecuencia fija y una corriente fija a la batería (actualmente se usa una frecuencia de 1 kHz y una corriente pequeña de 50mA), y luego muestreamos su voltaje y pasamos por una serie de procesos tales como como rectificación y filtrado. Luego calcule la resistencia interna de la batería a través del circuito amplificador operacional. El tiempo de medición de la batería del método de medición de la resistencia interna de caída de voltaje de CA es extremadamente corto, generalmente alrededor de 100 m milisegundos.
La precisión de este método de medición también es buena, y el error de precisión de medición generalmente se encuentra entre 1% a y 2%.
Las ventajas y desventajas de este método:
(1) A) Casi todas las baterías se pueden medir utilizando el método de medición de resistencia interna de caída de voltaje de CA, incluidas las baterías de pequeña capacidad. Este método se usa generalmente para medir la resistencia interna de las celdas de la batería de la computadora portátil.
(2) TLa precisión de medición del método de medición de caída de voltaje de CA probablemente se vea afectada por la corriente de ondulación, y también existe la posibilidad de interferencia de corriente armónica. Esta es una prueba de la capacidad antiinterferente en el circuito del instrumento de medición
(3) T Este método no causará mucho daño a la batería.
(4) T La precisión de medición del método de medición de caída de voltaje de CA no es tan buena como la del método de medición de resistencia interna de descarga de CC.
