דבר על ההתנגדות הפנימית של סוללת ליתיום עם תיאוריה וייצור

ההתנגדות הפנימית היא ההתנגדות של סוללת הליתיום כאשר הזרם זורם דרך הסוללה. על פי שיטת הבדיקה, ניתן לחלק אותה להתנגדות פנימית של AC ולהתנגדות פנימית של DC. ההתנגדות הפנימית של הסוללה היא פרמטר חשוב לזיהוי האיכות של סוללות ליתיום-יון. ההתנגדות הפנימית הגדולה של הסוללה תייצר כמות גדולה של חום ג'ול ותגרום לעליית הטמפרטורה של הסוללה, וכתוצאה מכך הפחתה במתח העבודה של פריקת הסוללה, תקצר את זמן הפריקה ותשפיע על ביצועי הסוללה ועל חיי החיים. לגרום להשפעה חמורה. ההתנגדות הפנימית היא גם פרמטר חשוב בבדיקה לאימות הביצועים האלקטרוכימיים של סוללות ליתיום. שלב את החומרים והתהליכים של סוללות ליתיום כדי לחלוק איתך את הגורמים המשפיעים על ההתנגדות הפנימית של סוללות ליתיום.

ככלל, ההתנגדות הפנימית של הסוללה מחולקת להתנגדות פנימית אוהמית ולהתנגדות פנימית לקיטוב. ההתנגדות הפנימית האוחמית מורכבת מחומר אלקטרודה, אלקטרוליט, עמידות לסרעפת והתנגדות מגע של חלקים שונים. התנגדות פנימית לקיטוב מתייחסת להתנגדות הנגרמת על ידי קיטוב במהלך תגובה אלקטרוכימית, כולל קיטוב אלקטרוכימי התנגדות פנימית והתנגדות פנימית לקיטוב ריכוז. ההתנגדות הפנימית האוחמית של הסוללה נקבעת על ידי המוליכות הכוללת של הסוללה, וההתנגדות הפנימית של הקיטוב של הסוללה נקבעת על ידי מקדם דיפוזיה פאזה מוצקה של יוני ליתיום בחומר פעיל האלקטרודה.

עמידות אוהמית

ההתנגדות האוחמית מחולקת בעיקר לשלושה חלקים, האחד הוא עמידות ליונים, והשני הוא התנגדות אלקטרונית והשלישי הוא התנגדות המגע. אנו מקווים כי ההתנגדות הפנימית של סוללת הליתיום תהיה קטנה ככל האפשר, לכן עלינו לנקוט באמצעים ספציפיים להפחתת ההתנגדות הפנימית האוחמית לשלושת הפריטים הללו.

1. עכבת יונים

עמידות ליוני סוללת ליתיום מתייחסת להתנגדות של יוני ליתיום בסוללה. בסוללת ליתיום מהירות נדידת יוני הליתיום ומהירות הולכת האלקטרונים ממלאים תפקיד חשוב לא פחות, ועמידות היונים מושפעת בעיקר מחומרי האלקטרודה החיוביים והשליליים, המפריד והאלקטרוליט. כדי להפחית את עכבת היונים, עליך לבצע את הפעולות הבאות:

① וודא כי לחומרים החיוביים והשליליים ולאלקטרוליטים יש יכולת הרטבה טובה.

יש צורך לבחור צפיפות דחיסה מתאימה בעת תכנון חתיכת המוט. אם צפיפות הדחיסה גדולה מדי, לא קל לחדור לאלקטרוליט, מה שיגביר את עמידות היונים. עבור קטע הקוטב השלילי, אם סרט ה- SEI שנוצר על פני החומר הפעיל במהלך הטעינה והפריקה הראשונה עבה מדי, הוא גם יגביר את עמידות היונים. בשלב זה, יש צורך להתאים את תהליך היווצרות הסוללה כדי לפתור אותו.

Influenceהשפעת האלקטרוליט

האלקטרוליט חייב להיות בעל ריכוז מתאים, צמיגות ומוליכות. כאשר צמיגות האלקטרוליטים גבוהה מדי, היא אינה תורמת לחדירה בין החומרים הפעילים החיוביים ושליליים. יחד עם זאת, האלקטרוליט זקוק גם לריכוז נמוך, ריכוז גבוה מדי גם אינו תורם לזרימתו ולהסתננותו. מוליכות האלקטרוליט היא הגורם החשוב ביותר המשפיע על עמידות היונים, הקובע את נדידת היונים.

Influenceהשפעת הסרעפת על עכבת היונים

הגורמים המשפיעים העיקריים של הסרעפת על עמידות היונים הם: התפלגות אלקטרוליטים בסרעפת, אזור הסרעפת, עובי, גודל הנקבוביות, נקבוביות ומקדם צב. לסרעפות קרמיות יש צורך גם למנוע מחלקיקי קרמיקה לחסום את נקבוביות הסרעפת, דבר שאינו תורם למעבר יונים. בעוד שמוודאים כי האלקטרוליט מוחדר במלואו לסרעפת, לא אמור להישאר בתוכו עודף אלקטרוליטים, מה שמקטין את יעילות השימוש באלקטרוליט.

2. עכבה אלקטרונית

ישנם גורמים משפיעים רבים של עכבה אלקטרונית, אותם ניתן לשפר מהיבטים כגון חומרים ותהליכים.

Plates לוחות מוט חיוביים ושליליים

הגורמים העיקריים המשפיעים על העכבה האלקטרונית של הלוחות החיוביים והשליליים הם: המגע בין החומר הפעיל לקולט הזרם, גורמי החומר הפעיל עצמו והפרמטרים של הלוח. על החומר הפעיל ליצור קשר מלא עם משטח הקולט הנוכחי, אשר יכול להיחשב מנייר נחושת הקולט הנוכחי, מחומר בסיס נייר האלומיניום, ומההדבקה של משחות האלקטרודות החיוביות והשליליות. נקבוביות החומר החי עצמו, תוצרי הלוואי שעל פני החלקיקים והערבוב הלא אחיד עם החומר המוליך עלולים לגרום לשינויים בעכבה האלקטרונית. פרמטרים של לוחיות קוטביות כמו צפיפות החומר החי הם קטנים מדי, הפער בין החלקיקים גדול מדי, מה שלא תורם להולכת אלקטרונים.

② דיאפרגמה

הגורמים העיקריים המשפיעים על העכבה האלקטרונית של הסרעפת הם: עובי הסרעפת, נקבוביות ותוצרי לוואי בתהליך הטעינה והפריקה. קל להבין את השניים הראשונים. לאחר פירוק הסוללה, לעיתים קרובות נמצאת שכבה עבה של חומר חום על המפריד, כולל האלקטרודה השלילית הגרפית ותוצרי הלוואי שלה, שתחסום את חור ההפרדה ויקטינו את חיי הסוללה.

Substr מצע אספן נוכחי

החומר, עוביו, רוחבו של קולט הזרם ומידת המגע עם הלשוניות משפיעים על העכבה האלקטרונית. הקולט הנוכחי צריך לבחור מצע שאינו מחומצן ופאסיבי, אחרת זה ישפיע על העכבה. ריתוך לקוי בין רדיד נחושת ואלומיניום ולשוניות ישפיע גם על העכבה האלקטרונית.

3. התנגדות מגע

עמידות המגע נוצרת בין המגע בין נחושת לרדיד האלומיניום לבין החומר הפעיל, ויש צורך לשים לב להדבקה של ההטבעה החיובית והשלילית.

התנגדות פנימית מקוטבת

כאשר הזרם עובר דרך האלקטרודות, התופעה כי פוטנציאל האלקטרודה חורג מפוטנציאל האלקטרודה בשיווי המשקל נקראת קיטוב אלקטרודות. קיטוב כולל קיטוב אומי, קיטוב אלקטרוכימי וקיטוב ריכוז, כפי שמוצג באיור 1. התנגדות קיטוב מתייחסת להתנגדות פנימית הנגרמת על ידי קיטוב האלקטרודות החיוביות והשליליות של הסוללה במהלך התגובה האלקטרוכימית. זה יכול לשקף את העקביות הפנימית של הסוללה, אך היא אינה מתאימה לייצור בשל השפעת הפעולה והשיטה. עמידות הקיטוב הפנימית אינה קבועה והיא משתנה עם הזמן בתהליך הטעינה והפריקה. הסיבה לכך היא שהרכב החומר הפעיל, ריכוז האלקטרוליט והטמפרטורה משתנים כל הזמן. ההתנגדות הפנימית האוחמית מצייתת לחוק אוהם&# 39, וההתנגדות הפנימית של הקיטוב גוברת עם עליית צפיפות הזרם, אך אין זה קשר לינארי. לעתים קרובות הוא גדל באופן ליניארי ככל שהלוגריתם של צפיפות הזרם עולה.

באופן כללי, ההתנגדות הפנימית של הסוללה שווה לסכום ההתנגדות הפנימית לקיטוב ולהתנגדות הפנימית האוחמית. למדידת ההתנגדות הפנימית של DC יש משמעות רבה. ישנם גורמים רבים המשפיעים על ההתנגדות הפנימית של הקיטוב, כגון קצב טעינה ופריקה, טמפרטורת הסביבה, מצב SOC, ריכוז אלקטרוליטים וכן הלאה. הנה דוגמא להשפעה על טמפרטורה על ההתנגדות הפנימית של סוללות ליתיום ברזל פוספט. מי שזקוק לספרות רלוונטית יכול לכתוב באופן פרטי ל- FIRSTEK, כפי שמוצג באיור להלן:

שיטות מדידת התנגדות פנימיות לסוללה הנוכחיות הנהוגות בתעשייה

ביישומים בתעשייה, המדידה המדויקת של ההתנגדות הפנימית של הסוללה מתבצעת על ידי ציוד מיוחד. נכון לעכשיו, שיטות מדידת ההתנגדות הפנימית של הסוללה הנהוגות בתעשייה כוללות בעיקר את השניים הבאים:

1. שיטת מדידת התנגדות פנימית לפריקת DC

על פי הנוסחה הפיזית R=U / I, ציוד הבדיקה מאלץ את הסוללה להעביר זרם DC קבוע גדול בפרק זמן קצר (בדרך כלל 2 עד 3 שניות) (כיום משתמשים בדרך כלל בזרם גדול של 40A עד 80A) , והסוללה נמדדת בשלב זה המתח בשני הקצוות ומחשב את ההתנגדות הפנימית של הסוללה הנוכחית על פי הנוסחה.

הדיוק של שיטת מדידה זו הוא גבוה יחסית. עם שליטה נכונה, ניתן לשלוט על טעות הדיוק במדידה בתוך 0.1%. אך לשיטה זו יש חסרונות ברורים:

(1) ניתן למדוד רק סוללות בעלות קיבולת גדולה, וסוללות בעלות קיבולת קטנה אינן יכולות להעמיס זרם גדול של 40A עד 80A בתוך 2-3 שניות;

(2) כאשר הסוללה עוברת זרם גדול, האלקטרודות שבתוך הסוללה יהיו מקוטבות, וכתוצאה מכך התנגדות פנימית מקוטבת. לכן, זמן המדידה חייב להיות קצר מאוד, אחרת בהתנגדות הפנימית הנמדדת יש שגיאה גדולה;

(3) הזרם הגדול הזורם דרך הסוללה יפגע באלקטרודות הפנימיות של הסוללה.

2. שיטת מדידת התנגדות פנימית לירידת לחץ AC

מכיוון שהסוללה שווה למעשה לנגד פעיל, אנו מפעילים תדר קבוע וזרם קבוע על הסוללה (כיום משתמשים בדרך כלל בתדר של 1 קילו-הרץ וזרם קטן של 50mA), ואז מדגמים את המתח, מתוקנים, מסוננים וכו '. לחשב את ההתנגדות הפנימית של הסוללה דרך מעגל המגבר התפעולי. זמן מדידת הסוללה של שיטת מדידת ההתנגדות הפנימית של מתח AC הוא קצר ביותר, בדרך כלל כ- 100 אלפיות השנייה.

הדיוק של שיטת מדידה זו הוא גם טוב, ושגיאת הדיוק במדידה היא בדרך כלל בין 1% ל -2%.

היתרונות והחסרונות של שיטה זו:

(1) כמעט כל הסוללות ניתנות למדידה בשיטת מדידת התנגדות פנימית של זרם מתח, כולל סוללות בעלות קיבולת קטנה. בדרך כלל משתמשים בשיטה זו למדידת ההתנגדות הפנימית של תאי סוללות למחשבים ניידים.

(2) סביר להניח כי דיוק המדידה של שיטת מדידת ירידת מתח AC יושפע מזרם האדווה, ויש גם אפשרות להפרעות זרם הרמוני. זוהי בדיקה ליכולת האנטי-הפרעה במעגל מכשירי המדידה

(3) שיטה זו לא תגרום נזק רב לסוללה עצמה.

(4) דיוק המדידה של שיטת מדידת ירידת מתח AC אינו טוב כמו שיטת מדידת ההתנגדות הפנימית של DC.