什么是內(nèi)阻？?jī)?nèi)阻會(huì)影響鋰電池的性能嗎？
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-04-19 16:53
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1.電阻（resistance）
電阻表示一個(gè)電路元件對(duì)電流傳遞的阻礙程度的大小。單位是歐姆。
那么極化是怎么來(lái)的呢？
電池放電時(shí)所有這些能量都不能完全轉(zhuǎn)化為電能，電化學(xué)反應(yīng)總是伴隨著能量的損失，這些能量損失包括：1）活化極化--它引起電極表面的電化學(xué)反應(yīng) 2）濃差極化--它是由于電極表面和體相中反應(yīng)物和產(chǎn)物濃度的不同而產(chǎn)生的，是物質(zhì)傳遞的結(jié)果。極化的存在消耗了部分能量，并以熱的形式放出。
2.極化（ polarization）
電池在充放電過(guò)程中是存在極化的，通?？蓪?a href="http://www.pdszhhs.com">鋰離子電池極化分為歐姆極化、電化學(xué)極化和濃差極化三類(lèi)。幾類(lèi)極化各自的響應(yīng)速度也不一樣。影響極化程度的因素很多，但一般情況下充放電電流密度越大，極化也就越大。
以下分類(lèi)解釋一下：
(1)歐姆極化
顧名思義，有鋰離子電池的歐姆內(nèi)阻引起的極化，叫歐姆極化，也成電阻極化。電池的歐姆內(nèi)阻(R)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（有些解釋還把膜電阻也算上），通過(guò)一定的電流時(shí)，其極化電勢(shì)可以計(jì)算，E=IR(歐)。
歐姆極化是瞬時(shí)發(fā)生的。
(2)電化學(xué)極化
指由于正、負(fù)極上電化學(xué)反應(yīng)速度小于電子運(yùn)動(dòng)速度而造成的極化。電化學(xué)極化一般認(rèn)為是微秒級(jí)的
(3)濃差極化
指由于參與反應(yīng)的鋰離子在固相中的擴(kuò)散速度小于電化學(xué)反應(yīng)速度而造成的極化。濃差極化一般認(rèn)為是秒級(jí)的。
鋰電池內(nèi)阻的組成
廣義而言，和歐姆電阻（IR）一樣，活化極化和濃差極化都可以理解成電池內(nèi)阻的組成因素，或者說(shuō)成是活化阻抗和濃差阻抗?；罨瘶O化和濃差極化的大小需要建立復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型加以計(jì)算。
內(nèi)部阻抗由以下幾部分組成
☆ 離子電阻
①隔膜內(nèi)部的電解液
影響因素：電解液電導(dǎo)率，隔膜面積、厚度、孔隙率、曲折系數(shù)（Gurley）
②正極內(nèi)部的電解液
影響因素：電解液電導(dǎo)率，正極厚度、厚度、孔隙率、曲折系數(shù)
③負(fù)極內(nèi)部的電解液
影響因素：電解液電導(dǎo)率，正極厚度、厚度、孔隙率、曲折系數(shù)
☆ 電子電阻
①兩個(gè)電極的活性物質(zhì)
影響因素：電極電導(dǎo)率、厚度、面積
②集流體（銅箔和鋁箔）
影響因素：集流體厚度、寬度、長(zhǎng)度，極耳數(shù)量、位置
③引線（極耳、極柱、內(nèi)部導(dǎo)電連接元件）
影響因素：外形尺寸、電導(dǎo)率
☆ 活性物質(zhì)與集流體的接觸電阻
正極物質(zhì)與鋁箔、負(fù)極物質(zhì)與銅箔
電池的電化學(xué)抗阻
把電極做一個(gè)等效電路圖，主要有歐姆阻抗Rb，雙電層電容Cd、電化學(xué)反應(yīng)阻抗Rct以及擴(kuò)散電阻Rw組成。一般來(lái)講，在鋰離子的嵌入和脫出循環(huán)過(guò)程中，Rb值變化一般不大，而Cd和Rct的變化卻較為明顯。
電池阻抗主要體現(xiàn)為電化學(xué)反應(yīng)阻抗，而歐姆阻抗相對(duì)較小。由下圖可知。隨著溫度的下降，電池阻抗逐漸上升，且下降至0°C以后，阻抗速度增大，陰極阻抗呈類(lèi)似的趨勢(shì)，從數(shù)值上來(lái)看，電池的阻抗主要來(lái)源于陰極阻抗的貢獻(xiàn)。
其實(shí)在電池的整個(gè)循環(huán)過(guò)程中，陰極的阻抗占據(jù)整個(gè)電池阻抗的主要部分，只比整體電池的阻抗略小一些，隨著充放電循環(huán)的進(jìn)行，陰極阻抗增大，電池的阻抗也隨之增加。所以在電極制作的過(guò)程中需要特別注意陰極電阻的測(cè)試，極片電阻率特別重要。
