內(nèi)阻是鋰電池在工作時，電流流過電池內(nèi)部受到的阻力。根據(jù)測試方法，可以分為交流內(nèi)阻和直流內(nèi)阻。電池內(nèi)阻是鑒定鋰離子電池質(zhì)量好壞的一項重要參數(shù)，電池內(nèi)阻大，會產(chǎn)生大量焦耳熱引起電池溫度升高，導(dǎo)致電池放電工作電壓降低，放電時間縮短，對電池性能、壽命等造成嚴(yán)重影響。在驗證各因素對鋰電池的電化學(xué)性能試驗中，內(nèi)阻也是重要的考察參數(shù)。結(jié)合鋰電池的材料、工藝跟大家分享下鋰電池內(nèi)阻的影響因素。

通常，電池內(nèi)阻分為歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻。歐姆內(nèi)阻由電極材料、電解液、隔膜電阻及各部分零件的接觸電阻組成。極化內(nèi)阻是指電化學(xué)反應(yīng)時由極化引起的電阻，包括電化學(xué)極化內(nèi)阻和濃差極化內(nèi)阻。電池的歐姆內(nèi)阻由電池的總電導(dǎo)率決定，電池的極化內(nèi)阻由鋰離子在電極活性材料中的固相擴散系數(shù)決定。

一、歐姆內(nèi)阻

歐姆內(nèi)阻主要分為三個部分，一是離子阻抗，二是電子阻抗，三是接觸阻抗。我們希望鋰電池的內(nèi)阻越小越小，那么就需要針對此三項內(nèi)容采取具體措施來降低歐姆內(nèi)阻。

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：

①保證正負(fù)極材料和電解液具有良好的浸潤性。

在極片設(shè)計時需要選定合適的壓實密度，如果壓實密度過大，電解液不易浸潤，會提高離子阻抗。對于負(fù)極極片來說，如果首次充放電時在活物質(zhì)表面形成的SEI膜過厚，也會提高離子阻抗，這時需要調(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，不利于其與正負(fù)極活物質(zhì)之間的浸潤。同時，電解液也需要較低的濃度，濃度過高同樣不利于其流動浸潤。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隔膜對離子阻抗的影響

   隔膜對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隔膜的同時，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。活物質(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。活物質(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造成電子阻抗變化。極板參數(shù)如活物質(zhì)密度太小時，顆粒間隙大，不利于電子傳導(dǎo)。

②隔膜

隔膜對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影響電子阻抗。集流體需要選擇未氧化鈍化的基材，否則會影響阻抗大小。銅鋁箔與極耳焊接不良也會影響電子阻抗。

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，電極電勢偏離平衡電極電勢的現(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)極在進行電化學(xué)反應(yīng)時極化所引起的內(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間不斷變化，這是因為活性物質(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。常隨電流密度的對數(shù)增大而線性增加。

圖1.OCV-工作電壓-極化電壓關(guān)系圖

通常而言，電池直流內(nèi)阻等于極化內(nèi)阻和歐姆內(nèi)阻之和。直流內(nèi)阻的測定具有重要的意義。影響極化內(nèi)阻的因素很多，如充放電倍率、環(huán)境溫度、SOC狀態(tài)、電解液的濃度等等。這里舉一個溫度對磷酸鐵鋰電池內(nèi)阻的例子，需要相關(guān)文獻的可以私信小編，

水分對鋰電池性能的影響

       在不同的材料體系中，水分含量對電池的性能有很大的影響。但是，不變的是水分對鋰電池的首次充放電容量、內(nèi)阻、電池循環(huán)壽命、電池體積均有影響。石墨負(fù)極的膨脹主要是嵌鋰后產(chǎn)生不可恢復(fù)膨脹導(dǎo)致的。這部分膨脹主要與顆粒尺寸、粘接劑劑及極片的結(jié)構(gòu)有關(guān)。負(fù)極的膨脹造成卷芯變形，使電極與隔膜間形成空洞，負(fù)極顆粒形成微裂紋，固體電解質(zhì)相界面(SEI)膜發(fā)生破裂與重組，消耗電解液，使循環(huán)性能變差。影響負(fù)極極片變厚的因素有很多，粘接劑的性質(zhì)和極片的結(jié)構(gòu)參數(shù)是最重要的兩個。

1.對首次充放電容量的影響

       水分與鋰電池中SEI的形成有關(guān)，必然會影響鋰電池的首次不可逆容量損失。如圖1所示：

圖1.水分含量對電池充放電容量影響

在電池中水分小于0.015%時，電池首次放電容量符合國標(biāo)且變化較?。辉陔姵厮衷?/span>0.015% ～ 0.04%范圍內(nèi)時，電池首次放電容量隨電池中水分的增加而減小。當(dāng)電池中水分含量小于0.015%時，以下反應(yīng)占主導(dǎo)。

單電子還原過程生成的烷基碳酸鋰還可以與電解液中的痕量水發(fā)生反應(yīng)，生成碳酸鋰。

2ROCO2 Li+H2O →Li2CO3 +CO2 +2ROH

當(dāng)生成CO2后, 在低電位下的負(fù)極表面，有新的化學(xué)反應(yīng)發(fā)生：

2CO2+2Li+ +2e →Li2CO3 +CO

由此可見,適量水分有助于形成以Li2CO3為主、穩(wěn)定性好、均勻致密的SEI膜。當(dāng)SEI膜完全覆蓋負(fù)極以后，不可逆反應(yīng)立即停止。

當(dāng)水分含量在0.0150%～ 0.04%范圍內(nèi)時，鋰離子消耗量增多，電池充放電容量減少，對其有負(fù)面影響。

2.對電池內(nèi)阻的影響

       電池的內(nèi)阻是電池最為重要的特性參數(shù)之一，是表征電池循環(huán)壽命和運行狀態(tài)的重要參數(shù)，是衡量離子和電子在電池內(nèi)傳輸難易程度的主要標(biāo)志。內(nèi)阻大小主要受電池材料、制造工藝、電池結(jié)構(gòu)等因素的影響。內(nèi)阻越小，電池放電時所占用的電壓越小，輸出的能量越多。對于長期存儲的電池來說，內(nèi)阻會隨著存儲時間的增加而升高，內(nèi)阻超過一定值時會對電池的性能造成很大的影響。由于水分含量對鋰電池中SEI膜的質(zhì)量有影響，簡介影響到了電池的內(nèi)阻。

在EC/DMC /EMC 電解液溶劑體系中, 痕量的水能夠形成以Li2CO3為主、穩(wěn)定性好、均勻致密的SEI膜，其內(nèi)阻較小。當(dāng)水分含量多于體系形成SE I膜的所需含量時, 在SEI膜表面生成POF3和LiF沉淀, 導(dǎo)致電池內(nèi)阻增加。

三、目前行業(yè)中應(yīng)用的電池內(nèi)阻測量方法

　　行業(yè)應(yīng)用中，電池內(nèi)阻的精確測量是通過專用設(shè)備來進行的。目前行業(yè)中應(yīng)用的電池內(nèi)阻測量方法主要有以下兩種：

1.直流放電內(nèi)阻測量法

　　根據(jù)物理公式Ｒ=Ｕ/Ｉ，測試設(shè)備讓電池在短時間內(nèi)（一般為2～3秒）強制通過一個很大的恒定直流電流（目前一般使用40A～80A的大電流），測量此時電池兩端的電壓，并按公式計算出當(dāng)前的電池內(nèi)阻。

這種測量方法的精確度較高，控制得當(dāng)?shù)脑?，測量精度誤差可以控制在0.1％以內(nèi)。但此法有明顯的不足之處：

（1）只能測量大容量電池或者蓄電池，小容量電池?zé)o法在2～3秒鐘內(nèi)負(fù)荷40A～80A的大電流；

（2）當(dāng)電池通過大電流時，電池內(nèi)部的電極會發(fā)生極化現(xiàn)象，產(chǎn)生極化內(nèi)阻。故測量時間必須很短，否則測出的內(nèi)阻值誤差很大；

（3）大電流通過電池對電池內(nèi)部的電極有一定損傷。

2.交流壓降內(nèi)阻測量法

　　因為電池實際上等效于一個有源電阻，因此我們給電池施加一個固定頻率和固定電流（目前一般使用1kHz頻率、50mA小電流），然后對其電壓進行采樣，經(jīng)過整流、濾波等一系列處理后通過運放電路計算出該電池的內(nèi)阻值。交流壓降內(nèi)阻測量法的電池測量時間極短，一般在100毫秒左右。

　　這種測量方法的精確度也不錯，測量精度誤差一般在1％～2％之間。

　　此法的優(yōu)缺點：

（1）使用交流壓降內(nèi)阻測量法可以測量幾乎所有的電池，包括小容量電池。筆記本電池電芯的內(nèi)阻測量一般都用這種辦法。

（2）交流壓降測量法的測量精度很可能會受到紋波電流的影響，同時還有諧波電流干擾的可能。這對測量儀器電路中的抗干擾能力是一個考驗

（3）用此法測量，對電池本身不會有太大的損害。

（4）交流壓降測量法的測量精度不如直流放電內(nèi)阻測量法。