鋰電池生產(chǎn)過程中哪些因素影響電池內(nèi)阻?
鋰電池生產(chǎn)的最終一道工藝流程是對鋰電池開展等級分類、挑選,以確保構(gòu)成充電電池摸組的充電電池一致性好,充電電池摸組的特性出色。大家都知道,應用一致性高的充電電池構(gòu)成的摸組,使用期限更長,一致性不太好的充電電池摸組因為水桶效應,非常容易出現(xiàn)過度充電虧電狀況,電池循環(huán)次數(shù)衰減系數(shù)加速。
比如,電池電量不一致會使鋰電池組各單個充電電池充放電深層不一致。容積較小、特性較弱的充電電池將提早做到滿電池充電情況,導致容積大、特性好的充電電池不可以做到滿電池充電情況。電池電壓的不一致將造成串聯(lián)鋰電池組中單個充電電池互電池充電,工作電壓較高的充電電池將給工作電壓較低的蓄電池充電,這會加速電池性能的衰減系數(shù),耗損全部鋰電池組的動能。鋰電池壽命速度大的電池電量損害大,充電電池鋰電池壽命速度的不一致將造成充電電池荷電情況、工作電壓造成差別,危害鋰電池組的特性。這些充電電池間的差別,長期性的應用下來會危害全部摸組的使用期。
圖1.工作電壓-極化電壓關系圖
充電電池的等級分類、挑選就是說以便防止不一致的充電電池另外排出。在其中電池內(nèi)阻和鋰電池壽命檢測是必檢項。一般來講電池內(nèi)阻分成歐母內(nèi)電阻和電極化內(nèi)電阻。歐母內(nèi)電阻由金屬電極、鋰電池電解液、膈膜電阻器及各一部分零件的回路電阻構(gòu)成,包含電子器件特性阻抗、電離特性阻抗及其觸碰特性阻抗。電極化內(nèi)電阻就是指電化學腐蝕時由電極化造成的電阻器,包含光電催化電極化內(nèi)電阻和濃差極化內(nèi)電阻。充電電池的歐母內(nèi)電阻由充電電池的總導電率決策,充電電池的電極化內(nèi)電阻由鋰離子電池在電級特異性原材料中的固相熱擴散系數(shù)決策。整體上來看,鋰電的內(nèi)電阻不可或缺工藝技術、原材料自身、自然環(huán)境等幾個層面,下邊將對其開展剖析講解。
一、工藝技術層面
(1)正、負級秘方導電性劑成分低,造成 電子器件在原材料和集流體力學間傳送特性阻抗大,即電子器件特性阻抗高。鋰電應用全過程發(fā)燙便會快??墒?,這個是由充電電池的設計方案來決策的,比如輸出功率型充電電池要充分考慮倍數(shù)特性,就必須導電性劑的占比高一點,合適大倍數(shù)蓄電池充電。容積性充電電池則考慮到容積多一點,正電池正極材料占比會高一點。全是在充電電池設計方案之初就決策的,不可以隨便更改。
(2)正、負級秘方中粘接劑過多,粘接劑一般是纖維材料(PVDF、SBR、CMC等),介電強度能較強。初始配制中粘接劑占比高了盡管有益于提升極片的抗張強度,可是對內(nèi)電阻不好。在充電電池設計方案時盡可能要融洽粘結(jié)力和粘接劑使用量的關聯(lián),這就需要將注意力集中在粘接劑的分散化上,即料漿制取加工工藝,盡可能確保粘接劑分散化勻稱。
(3)調(diào)料分散化不勻稱,導電性劑未充足分散化,未構(gòu)成優(yōu)良的導電性網(wǎng)絡架構(gòu)。如圖2圖示,在其中A為導電性劑分散化欠佳的狀況,B是分散化優(yōu)良的狀況。導電性劑加上量同樣時,拌和加工工藝的轉(zhuǎn)變會危害到導電性劑的分散化,針對充電電池的內(nèi)電阻危害很大。
鋰電池生產(chǎn)過程中哪些因素影響電池內(nèi)阻?
圖2.導電性劑分散化欠佳(A)導電性劑分散化勻稱(B)
(4)粘接劑融解不徹底,有一部分膠團顆粒物存有,造成 電池內(nèi)阻高。不論是干混、風干混亦或濕混加工工藝,都規(guī)定粘接劑粉末狀徹底融解,不可以過度追求完美高效率,而忽視了粘接劑必須一定時間才可以充足融解的客觀性規(guī)定。
(5)極片夯實相對密度會對電池內(nèi)阻有影響。極片夯實相對密度小,極片內(nèi)部顆粒物中間氣孔率高,不利電子器件的傳送,電池內(nèi)阻就高。極片夯實過大時,將會會導致電級粉體設備顆粒物過電壓粉碎,粉碎后電子器件傳送相對路徑拉長,反倒不利充電電池蓄電池充電特性。挑選適合的夯實相對密度很重要。
(6)正負極耳與集流體力學電焊焊接欠佳,出現(xiàn)虛接,電池內(nèi)阻高。電焊焊接時要挑選適合的電焊焊接主要參數(shù),根據(jù)DOE來保持電焊焊接主要參數(shù),如電焊焊接輸出功率、震幅、時間等的最佳,以電焊焊接抗壓強度、外型等來判斷電焊焊接的優(yōu)劣。
(7)倒絲機欠佳或疊片欠佳,膈膜、正級片、負級片中間的空隙很大,電離特性阻抗大。
(8)充電電池鋰電池電解液未充足侵潤正負極片、膈膜,鋰電池電解液設計方案容量不夠,也會造成 充電電池電離特性阻抗大。
(9)化為加工工藝欠佳,高純石墨負級表層SEI不穩(wěn)定,危害電池內(nèi)阻。
(10)其他,比如封裝欠佳、極耳極柱電焊焊接欠佳、電池漏液、水份成分高等學校都對鋰電的內(nèi)電阻有很大危害。
二、原材料層面
(1)正電池正極材料自身電阻器大。
(2)膈膜原材料危害。比如膈膜薄厚、氣孔率尺寸、直徑尺寸等。薄厚與內(nèi)電阻相關,越薄內(nèi)電阻越小,進而保持功率大的蓄電池充電。在一定的沖擊韌性下盡量小,越厚穿刺術抗壓強度越好。膈膜氣孔率尺寸、直徑尺寸等與電離傳送的特性阻抗相關。直徑很小會提升電離特性阻抗,直徑很大得話將會沒法徹底防護超微粒的正負粉末狀,非常容易造成 短路故障或被鋰枝晶捅穿產(chǎn)生短路故障。
(3)鋰電池電解液原材料危害。鋰電池電解液的電離導電率、黏度等與電離特性阻抗相關,電離傳送特性阻抗越大,電池內(nèi)阻就越大,蓄電池充電全過程中就電極化越比較嚴重。
(4)正級PVDF原材料危害。PVDF加上占比高或含量大時,也會導致鋰電池內(nèi)阻高。
(5)正級導電性劑原材料危害。導電性劑的類型挑選也較為重要,比如SP、KS、導電性高純石墨、CNT、石墨稀等因為晶相不一樣,用以鋰電中導電性的特性差別較為大,挑選電導率高、且合適應用的導電性劑是十分關鍵的。
(6)正負極耳原材料的危害。極耳薄厚薄導電率就差,應用的原材料純凈度不高,導電率也差,電池內(nèi)阻高。
(7)銅泊被氧化電焊焊接欠佳,鋁鉑原材料導電率差或表層有金屬氧化物,這種也會造成 電池內(nèi)阻高。
三、別的層面
(1)內(nèi)電阻測試設備誤差。儀器設備要定時執(zhí)行校檢,避免儀器設備不精確導致的檢測結(jié)果禁止。
(2)人為因素實際操作不當之處導致的電池內(nèi)阻出現(xiàn)異常。
(3)環(huán)境不佳,比如煙塵、水份操縱不嚴苛。生產(chǎn)車間煙塵超標準,會造成充電電池的內(nèi)電阻擴大,鋰電池壽命加劇。生產(chǎn)車間水份高,也會不利鋰電特性。
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