鋰電池內(nèi)阻影響因素有哪些？
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-11-18 10:13
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1.離子阻抗
鋰電池離子阻抗是指鋰離子在電池內(nèi)部傳遞所受到的阻力。在鋰電池中鋰離子遷移速度和電子傳導(dǎo)速度起著同樣重要的作用，離子阻抗主要受正負(fù)極材料、隔膜以及電解液的影響。想要降低離子阻抗，需要做好以下幾點(diǎn)：
①保證正負(fù)極材料和電解液具有良好的浸潤(rùn)性。
在極片設(shè)計(jì)時(shí)需要選定合適的壓實(shí)密度，如果壓實(shí)密度過大，電解液不易浸潤(rùn)，會(huì)提高離子阻抗。對(duì)于負(fù)極極片來說，如果首次充放電時(shí)在活物質(zhì)表面形成的SEI膜過厚，也會(huì)提高離子阻抗，這時(shí)需要調(diào)節(jié)電池的化成工藝來解決。
②電解液的影響
電解液要具有合適的濃度、粘度和電導(dǎo)率。電解液粘度過高時(shí)，不利于其與正負(fù)極活物質(zhì)之間的浸潤(rùn)。同時(shí)，電解液也需要較低的濃度，濃度過高同樣不利于其流動(dòng)浸潤(rùn)。電解液的電導(dǎo)率是影響離子阻抗的最重要的因素，其決定著離子的遷移。
③隔膜對(duì)離子阻抗的影響
隔膜對(duì)離子阻抗的主要影響因素有：隔膜中電解液分布、隔膜面積、厚度、孔隙大小、孔隙率以及曲折系數(shù)等。對(duì)于陶瓷隔膜來說，還需要預(yù)防陶瓷顆粒堵塞隔膜孔隙不利于離子通過。在保證電解液充分浸潤(rùn)隔膜的同時(shí)，還不能有余量的電解液殘留其中，降低電解液的使用效率。
2.電子阻抗
電子阻抗的影響因素比較多，可以從材料、工藝等方面進(jìn)行著手改善。
①正負(fù)極極板
正負(fù)極極板影響電子阻抗的因素主要有：活物質(zhì)與集流體的接觸、活物質(zhì)本身因素、極板參數(shù)等?；钗镔|(zhì)要與集流體面充分接觸，可以從集流體銅箔、鋁箔基材上，正負(fù)極漿料粘接性上考慮?；钗镔|(zhì)本身的孔隙率、顆粒表面副產(chǎn)物、與導(dǎo)電劑混合不均勻等均會(huì)造成電子阻抗變化。極板參數(shù)如活物質(zhì)密度太小時(shí)，顆粒間隙大，不利于電子傳導(dǎo)。
②隔膜
隔膜對(duì)電子阻抗的影響因素主要有：隔膜厚度、孔隙率以及充放電過程中的副產(chǎn)物。前兩者很容易理解，在電芯拆解之后經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)隔膜上沾著厚厚一層褐色物質(zhì)，里面包括石墨負(fù)極及其反應(yīng)副產(chǎn)物，會(huì)造成隔膜孔堵塞，降低電池使用壽命。
③集流體基材
集流體的材質(zhì)、厚度、寬度以及其與極耳的接觸程度均會(huì)影響電子阻抗。集流體需要選擇未氧化鈍化的基材，否則會(huì)影響阻抗大小。銅鋁箔與極耳焊接不良也會(huì)影響電子阻抗。
3.接觸阻抗
接觸電阻是在銅鋁箔與活物質(zhì)的接觸間形成的，需要重點(diǎn)關(guān)注正負(fù)極漿料的粘接性。
二、極化內(nèi)阻
電流通過電極時(shí)，電極電勢(shì)偏離平衡電極電勢(shì)的現(xiàn)象稱為電極的極化。極化包括歐姆極化、電化學(xué)極化和濃差極化，如圖1所示。極化電阻是指電池的正極與負(fù)極在進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)時(shí)極化所引起的內(nèi)阻，其能反應(yīng)電池內(nèi)部的一致性，但是由于受操作、方法的影響，不適用于生產(chǎn)中。極化內(nèi)阻不是常數(shù)，在充放電過程中隨時(shí)間不斷變化，這是因?yàn)榛钚晕镔|(zhì)的組成，電解液的濃度和溫度都在不斷的改變。歐姆內(nèi)阻遵守歐姆定律，極化內(nèi)阻隨電流密度增加而增大，但不是線性關(guān)系。常隨電流密度的對(duì)數(shù)增大而線性增加。
