锂离子电池内阻的影响因素有哪些?

2024-10-28 格瑞普官网
锂离子电池,格瑞普 锂离子电池,格瑞普 锂离子电池,格瑞普 锂离子电池,格瑞普

随着锂电池的使用,电池性能不断衰减,主要表现为容量衰减、内阻增加、功率下降等,电池内阻的变化受温度、放电深度等多种使用条件的影响。因此本文主要从电池结构设计、原材料性能、制程工艺和使用条件等方面阐述了影响电池内阻的因素。


一、结构设计影响


在电池结构设计中,除了电池结构件本身的铆接及焊接之外,电池极耳的数量、尺寸、位置等直接影响电池内阻大小。在一定程度内,增加极耳数量,可有效降低电池内阻。极耳位置也能影响电池的内阻,极耳位置在正负极极片头部的卷绕电池内阻最大,且相较于卷绕式电池,叠片式电池相当于几十片小电池并联,其内阻更小。


二、原材料性能影响


1、正负极活性材料


锂电池中正极材料是储Li一方,更多的决定了锂电池的性能,正极材料主要通过包覆与掺杂来改善颗粒之间的电子传导能力。如掺杂Ni后增强了P-O键的强度,稳定了LiFePO4/C的结构,优化了晶胞体积,可有效降低正极材料的电荷转移阻抗。


而通过电化学热耦合模型仿真分析得知在高倍率放电条件下,活化极化特别是负极活化极化的大幅增加是极化严重的主要原因。减小负极颗粒粒径可以有效减小负极活化极化,当负极固相粒径减小一半时,活化极化可降低45%。因此,就电池设计而言,正负极材料本身的改善研究也是必不可少的。


2 导电剂


石墨和炭黑因其良好性能,在锂电池领域应用广泛。相对于石墨类导电剂,正极添加炭黑类导电剂的电池倍率性能更优,因为石墨类导电剂具有片状颗粒形貌,大倍率下引起孔隙曲折系数较大增长,易出现Li液相扩散过程限制放电容量的现象。而添加了CNTs的电池其内阻更小,因为相对石墨/炭黑与活性材料的点接触,纤维状的碳纳米管与活性材料属于线接触,可以降低电池的界面阻抗。


3 集流体


降低集流体与活性物质间的界面电阻,提高两者之间的粘结强度是提升锂电池性能的重要手段。在铝箔表面涂覆导电碳涂层和对铝箔进行电晕处理可有效降低电池的界面阻抗。相较普通铝箔,使用涂碳铝箔可以使电池的内阻降低65%左右,且可降低电池在使用过程中内阻的增幅。


经电晕处理的铝箔交流内阻可降低20%左右,在常使用的20%~90%SOC区间内,直流内阻整体偏小且随放电深度的增加,其增幅逐渐较小。


4 隔膜


电池内部的离子传导需依赖电解液中Li离子通过隔膜多孔的扩散,隔膜的吸液润湿能力是形成良好离子流动通道的关键,当隔膜具有更高的吸液率和多孔结构时,能提升导电性减小电池阻抗,提高电池的倍率性能。相较普通基膜,陶瓷隔膜和涂胶隔膜不但能大幅提高隔膜的高温耐收缩性,而且可增强隔膜的吸液润湿能力,在PP隔膜上增加SiO2陶瓷涂层,可使隔膜的吸液量增加17%。在PP/PE复合隔膜上涂覆1μm的PVDF-HFP,隔膜吸液率由70%增加到82%,电芯内阻下降20%以上。



三、制程因素影响


1、合浆


合浆时浆料分散的均匀性影响着导电剂是否能够均匀的分散在活性物质中与其紧密接触,与电池内阻相关。通过增加高速分散,可提高浆料分散的均匀性,电池内阻越小。通过添加表面活性剂可改善提高电极中导电剂的分布均匀性,可减小电化学极化提高放电中值电压。


2、涂布


面密度是电池设计的关键参数之一,在电池容量一定时,增加极片面密度势必会减小集流体和隔膜的总长度,电池的欧姆内阻会随之减小,因此在一定范围内,电池的内阻随着面密度的增加而减小。涂布烘干时溶剂分子的迁移与脱离与烘箱的温度密切相关,直接影响着极片内粘结剂和导电剂的分布,进而影响极片内部导电网格的形成,因此涂布烘干的温度也是优化电池性能的重要工艺过程。


3、辊压


在一定程度内,电池内阻随着压实密度的增大而减小,因为压实密度增大,原材料粒子间的距离减小,粒子间的接触越多,导电桥梁和通道越多,电池阻抗降低。而控制压实密度主要是通过辊压厚度来实现的。不同辊压厚度对电池内阻具有较大程度的影响,辊压厚度较大时,由于活性物质未能辊压紧密致使活性物质与集流体之间的接触电阻增大,电池内阻增大。且电池循环后辊压厚度较大的电池正极表面产生裂纹,会进一步增大极片表面活性物质与集流体之间的接触电阻。


4、极片周转时间


正极片不同搁置时间对其电池内阻具有较大程度的影响,搁置时间较短时,受磷酸铁锂表面碳包覆层与磷酸铁锂作用力影响,电池的内阻增大较为缓慢;当搁置时间较长时(大于23h),受磷酸铁锂与水反应以及粘合剂的粘合作用共同影响,电池的内阻增大较为明显。因此,实际生产中需严格控制极片的周转时间。


5、注液


电解液的离子电导率决定了电池的内阻和倍率特性,电解液电导率的大小与溶剂的粘度程反比,同时还受锂盐浓度和阴离子大小的影响。除了对电导率的优化研究之外,注液量和注液后的浸润时间也直接影响着电池内阻,注液量较少或浸润时间不充分,都会引起电池内阻偏大,从而影响电池的容量发挥。


四、使用条件影响


1、温度


温度对内阻大小的影响是显而易见的,温度越低,电池内部的离子传输就越慢,电池的内阻就越大。电池阻抗可以分为体相阻抗、SEI 膜阻抗和电荷转移阻抗,体相阻抗和 SEI 膜阻抗主要受电解液离子电导率影响,在低温下的变化趋势与电解液电导率变化趋势一致。相较体相阻抗和SEI膜阻在低温下的增幅,电荷反应阻抗随温度降低增加更加显著,在-20℃以下,电荷反应阻抗占电池总内阻的比例几乎达到 100 %。


2、SOC


当电池处于不同的SOC时,其内阻大小也不相同,尤其是直流内阻直接影响着电池的功率性能,进而反映电池在实际状态下的电池性能:锂电池直流内阻随电池放电深度DOD的增加而增加,在10%~80%的放电区间时内阻大小基本不变,一般在较深的放电深度时内阻增加显著。


3、存储


随着锂离子电池存储时间的增加,电池不断老化,其内阻不断增大。不同类型的锂电池内阻变化程度不同。在经历9-10月长时间的存储后,LFP电池的内阻增加率比NCA和NCM电池的内阻增加率高。内阻的增加率与存储时间、存储温度和存储SOC相关,Stroe 等通过对 LFP/C 电池24~36个月的存储研究量化了它们之间的关系(如下):其中,温度单位为 K,SOC单位为百分比,时间单位为月。


4、循环


不管是存储还是循环,温度对电池内阻的影响都是一致的,循环温度越高,内阻增加率越大。而不同的循环区间对电池的内阻影响也不相同,电池内阻随着充放电深度的提高而加速增长,内阻的增幅与充放电深度的加强成正比。


除了循环中充放电深度的影响,充电截至电压也有影响:太低或太高的充电电压上限会使得电极的界面阻抗加大,Zheng等认为LFP/C电池在循环中的最优上限充电电压为3.9~4.3V,实验发现太低的上限电压下不能够很好地形成钝化膜,而太高的电压上限会导致电解液在LiFePO4电极表面氧化分解形成电导率低的产物。


5、其它


车载锂电池在实际应用中不可避免的会经历较差的路况,但研究发现锂电池在应用过程中振动环境对锂电池内阻几乎没有影响。


内阻是衡量锂离子功率性能和评估电池寿命的重要参数,内阻越大,电池的倍率性能越差,且在存储和循环使用中增加的越快。而内阻与电池结构、电池材料特性和制造工艺相关,并随着环境温度和荷电状态的变化而变化。因此,开发低内阻电池是提升电池功率性能的关键,同时掌握电池内阻的变化规律对电池寿命预测具有非常重要的现实意义。


授权代理商:世强先进(深圳)科技股份有限公司
技术资料,数据手册,3D模型库,原理图,PCB封装文件,选型指南来源平台:世强硬创平台www.sekorm.com
现货商城,价格查询,交期查询,订货,现货采购,在线购买,样品申请渠道:世强硬创平台电子商城www.sekorm.com/supply/
概念,方案,设计,选型,BOM优化,FAE技术支持,样品,加工定制,测试,量产供应服务提供:世强硬创平台www.sekorm.com
集成电路,电子元件,电子材料,电气自动化,电机,仪器全品类供应:世强硬创平台www.sekorm.com
  • +1 赞 0
  • 收藏
  • 评论 0

本文由梨花落风转载自格瑞普官网,原文标题为:影响锂离子电池内阻的因素有哪些?.,本站所有转载文章系出于传递更多信息之目的,且明确注明来源,不希望被转载的媒体或个人可与我们联系,我们将立即进行删除处理。

评论

   |   

提交评论

全部评论(0

暂无评论

相关推荐

【技术】电芯和电池的区别是什么?

电芯和电池是近年来电子产品应用广泛的两个电源技术,既有相似性又存在一定差异。电芯一般指锂离子电芯,是指储存有一定能量的小体积的电池单元,可以组成电池组。而电池,则通常指一种能够产生电能并可反复充电和放电的装置,生活中大家总是把电芯和电池认为是同一个东西。

技术探讨    发布时间 : 2023-08-23

【技术】一文介绍钛酸锂电池及其优缺点

钛酸锂电池作为新型锂电池,与传统的磷酸铁锂电池、三元锂电池相比,具有独特的优缺点,今天格瑞普电池就带大家来一起了解一下什么是钛酸锂电池,钛酸锂电池优缺点有哪些?钛酸锂电池(简称LTO电池)是一种特殊类型的锂离子电池。

技术探讨    发布时间 : 2023-08-09

【技术】解析锂电池的寿命一般是多久

锂电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。1912年锂金属电池最早由GilbertN.Lewis提出并研究。由于锂金属的化学特性非常活泼,使得锂金属的加工、保存、使用,对环境要求非常高。所以,锂电池长期没有得到应用。随着科学技术的发展,现在锂电池已经成为了主流,但大家也一直关心一个问题,那就是锂电池的寿命一般是多久,今天格瑞普电池就跟大家说说这个问题!

技术探讨    发布时间 : 2023-09-12

格瑞普推荐GRP6659134、GRP5978160等超低温电池,符合低温对讲机使用要求

对讲机在低温环境下的使用,往往依赖于具有优异低温性能的电池,其中磷酸铁锂(LiFePO4)电池和三元锂电池(NCM)是理想的选择。这两种电池在寒冷条件下能够维持良好的放电效率,因此成为低温对讲机的首选。磷酸铁锂电池在-20℃的低温下,其容量保持率依然能超过90%,展现出强大的耐低温能力。而三元锂电池则能在-30℃的极端低温中保持正常工作,非常适合北方等寒冷地区使用。

器件选型    发布时间 : 2024-10-31

【技术】磷酸铁锂离子电池和三元锂离子电池对比哪个好?

新能源汽车市场上,锂离子电池常见的是磷酸铁锂离子电池和三元锂离子电池,而目前市场上磷酸铁锂电池已经反超三元锂电池,既然这样,那磷酸铁锂离子电池和三元锂离子电池对哪个好呢?本文格瑞普将为你介绍。

技术探讨    发布时间 : 2023-04-18

锂离子电池组装如何选配保护板?

​锂离子电池要能更好的应用,充分发挥其效能,配备上合适的电池保护板是必须的。锂离子电池组装应用主要根据实际应用需求而定,比如电池的容量大小,电压大小,充放电电流的大小和使用几个电芯串联或并联等,电池保护板就需要根据这些参数进行选配。本文中格瑞普来为大家介绍锂离子电池组装如何选配保护板?,希望对各位工程师朋友有所帮助。

设计经验    发布时间 : 2024-10-27

解析锂电池与磷酸铁锂电池的优缺点及其区别

锂电池是诸多电池类型之一,大家对于生活中的锂电池或多或少有所了解,但是,您对磷酸铁锂电池了解吗,磷酸铁锂电池与锂电池有什么区别您是否知道呢,今天就由格瑞普带大家了解一下锂电池与磷酸铁锂电池有什么区别?

原厂动态    发布时间 : 2022-01-19

【经验】锂电池和聚合物电池哪个更好

锂电池的分类有很多,三元材料、磷酸铁锂材料、锂离子、锰酸铁、聚合物锂电池等种类,那么锂电池好还是聚合物电池好呢?本文格瑞普为您进行介绍。

设计经验    发布时间 : 2022-07-21

电池比能量和电池容量是什么意思

近年来随着便携式产品的迅猛发展,各种电池的用量大增,并且开发出许多新型电池。除大家较熟悉的高性能碱性电池、可充电的镍镉电池、镍氢电池外,还有近年来开发出来并得到市场广泛认可并得到广泛应用的的锂电池,锂电池被市场广泛认可和应用的一个原因是因为锂电池有个最大的特点是比能量高,那比能量是什么意思呢,电池比能量跟电池容量是一个意思吗,下面跟格瑞普小编来一起了解一下吧。

技术探讨    发布时间 : 2024-10-24

【技术】铝离子电池和锂离子电池哪个更好?

随着电子产品的日益普及,电池的种类也越来越丰富。铝离子电池和锂离子电池是目前市面上比较受欢迎的两种电池。那么铝离子电池和锂离子电池哪个更好呢?本文格瑞普为大家讲解两者的区别。

技术探讨    发布时间 : 2023-06-27

【技术】什么是聚合物锂电池?

什么是聚合物锂电池?相信很多朋友有这么一个小疑问。本文带大家来认识一下聚合物锂电池,同时给大家拓展一下聚合物锂电池的应用领域。聚合物锂电池也称锂聚合物电池,又称高分子锂电池。它也是锂离子电池的一种。

技术探讨    发布时间 : 2022-12-25

信号发射机电池的种类有哪些?

本文格瑞普将深入探讨信号发射机电池的种类、特性及其在竞赛中的应用及其型号,旨在为读者提供一个全面、有深度的理解,也可以选择到适合自己的信号发射机电池,信号发射机电池具备高爆发力,是飞手在使用过程感受其速度带来的快感,已经在比赛中获取更好的名次带来荣誉。

技术探讨    发布时间 : 2024-10-17

【经验】锂电池内阻多少比较好?

内阻是指电池在工作时,电流流过电池内部受到的阻力,内阻作为评价锂电池性能的重要指标之一,通常锂电池内阻多少比较好呢?本文格瑞普将为您进行介绍。

设计经验    发布时间 : 2022-05-19

【经验】一文解析锂电池能量密度

现如今,随着科技的发展和社会进步,能源成为人们关注的热点话题。锂电池能量密度作为当今高级的电池能量储存技术之一,得到许多人的广泛关注,今天格瑞普电池就带大家来一起了解一下锂电池能量密度是什么,一般锂电池能量密度是多少?锂电池能量密度指的是以单位重量的体积储能量。锂电池能量密度小意味着储能能力有限,电池自然就类肯不耐用。

设计经验    发布时间 : 2023-09-30

低温和高温电池正负极材料有什么不同?

低温电池和高温电池在材料选择上存在显著差异,本文格瑞普小编为大家整理了不同维度下高低温电池的区别,主要从正极材料、负极材料、电解液、电池设计、环保角度、耐用性深入探讨高温电池和低温电池的区别,一起来了解一下。

技术探讨    发布时间 : 2024-09-13

展开更多

电子商城

查看更多

品牌:格瑞普

品类:可充电聚合物锂离子电池

价格:¥31.2500

现货: 0

品牌:格瑞普

品类:聚合物锂离子电池

价格:

现货: 0

品牌:格瑞普

品类:锂离子电池

价格:¥31.2500

现货: 0

品牌:格瑞普

品类:聚合物锂离子电池

价格:

现货: 0

品牌:格瑞普

品类:聚合物锂离子电池

价格:

现货: 0

品牌:至诚微

品类:同步降压充电管理芯片

价格:¥0.8824

现货: 10,030

品牌:至诚微

品类:Highly integrated synchronous boost charger IC

价格:¥1.9200

现货: 10,000

品牌:至诚微

品类:线性锂离子电池充电器

价格:¥0.0941

现货: 10,000

品牌:至诚微

品类:Highly integrated synchronous boost charger IC

价格:¥1.2941

现货: 10,000

品牌:至诚微

品类:Li-Ion Battery Charger

价格:

现货: 9,995

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

现货市场

查看更多

品牌:Maxim

品类:电流灵敏放大器

价格:¥6.0000

现货:29,467

品牌:平晶

品类:线性锂离子电池充电器

价格:¥0.2100

现货:12,000

品牌:RENESAS

品类:PMIC

价格:¥37.2946

现货:920

品牌:RENESAS

品类:PMIC

价格:¥9.7880

现货:260

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

品牌:

品类:

价格:

现货:

服务

查看更多

异形可充电锂电池定制

可自由定制电池形状,锂离子聚合物/磷酸铁锂成分,放电倍率Max. 50C (持续放电倍率) / 150C (脉冲放电倍率),充电倍率:Max. 5,厚度可达0.5mm。

最小起订量: 5000 提交需求>

工控触摸一体机定制

提供7~27寸工控机定制,支持嵌⼊式/ 壁挂式 /桌⾯式/悬挂式等安装方式,采用纯平⾯板IP65防尘防⽔等级,莫⽒7级硬度触摸屏,兼容多种操作系统:组态软件/安卓/XP/win7/8/10/Linux等,支持主板、接⼝、外观、⽀架、刷卡器、⾝份证阅读器、LOGO、⻨克⻛、系统、电池、蓝⽛、4G/5G、摄像头、GPS系统、⼆维码扫描器、指纹等特殊应⽤场景定制

最小起订量: 1台 提交需求>

查看更多

授权代理品牌:接插件及结构件

查看更多

授权代理品牌:部件、组件及配件

查看更多

授权代理品牌:电源及模块

查看更多

授权代理品牌:电子材料

查看更多

授权代理品牌:仪器仪表及测试配组件

查看更多

授权代理品牌:电工工具及材料

查看更多

授权代理品牌:机械电子元件

查看更多

授权代理品牌:加工与定制

世强和原厂的技术专家将在一个工作日内解答,帮助您快速完成研发及采购。
我要提问

954668/400-830-1766(工作日 9:00-18:00)

service@sekorm.com

研发客服
商务客服
服务热线

联系我们

954668/400-830-1766(工作日 9:00-18:00)

service@sekorm.com

投诉与建议

E-mail:claim@sekorm.com

商务合作

E-mail:contact@sekorm.com

收藏
收藏当前页面