ปัจจัยที่ส่งผลต่อความต้านทานภายในของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน

ปัจจัยที่ส่งผลต่อความต้านทานภายในของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน

เมื่อใช้แบตเตอรี่ลิเธียม ประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ยังคงลดลง โดยหลักๆ แล้วเกิดจากการเสื่อมของความจุ ความต้านทานภายในเพิ่มขึ้น พลังงานลดลง ฯลฯ การเปลี่ยนแปลงความต้านทานภายในของแบตเตอรี่ได้รับอิทธิพลจากสภาวะการใช้งานต่างๆ เช่น อุณหภูมิและความลึกของการคายประจุ ดังนั้นปัจจัยที่ส่งผลต่อความต้านทานภายในของแบตเตอรี่จึงได้มีการอธิบายอย่างละเอียดทั้งในด้านการออกแบบโครงสร้างแบตเตอรี่ ประสิทธิภาพของวัตถุดิบ กระบวนการผลิต และสภาวะการใช้งาน

ความต้านทานคือความต้านทานที่ได้รับจากกระแสที่ไหลผ่านภายในแบตเตอรี่ลิเธียมระหว่างการทำงาน โดยปกติแล้วความต้านทานภายในของแบตเตอรี่ลิเธียมจะแบ่งออกเป็นความต้านทานภายในแบบโอห์มมิกและความต้านทานภายในแบบโพลาไรซ์ ความต้านทานภายในแบบโอห์มมิกประกอบด้วยวัสดุอิเล็กโทรด อิเล็กโทรไลต์ ความต้านทานไดอะแฟรม และความต้านทานการสัมผัสของชิ้นส่วนต่างๆ ความต้านทานภายในโพลาไรเซชันหมายถึงความต้านทานที่เกิดจากโพลาไรเซชันระหว่างปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้า รวมถึงความต้านทานภายในโพลาไรเซชันเคมีไฟฟ้าและความต้านทานภายในโพลาไรเซชันความเข้มข้น ความต้านทานภายในแบบโอห์มมิกของแบตเตอรี่ถูกกำหนดโดยค่าการนำไฟฟ้ารวมของแบตเตอรี่ และความต้านทานโพลาไรเซชันภายในของแบตเตอรี่ถูกกำหนดโดยค่าสัมประสิทธิ์การแพร่กระจายของโซลิดสเตตของลิเธียมไอออนในวัสดุแอคทีฟของอิเล็กโทรด

ความต้านทานแบบโอห์มมิก

ความต้านทานภายในแบบโอห์มมิกส่วนใหญ่แบ่งออกเป็นสามส่วน: อิมพีแดนซ์ไอออน อิมพีแดนซ์อิเล็กตรอน และอิมพีแดนซ์หน้าสัมผัส เราหวังว่าความต้านทานภายในของแบตเตอรี่ลิเธียมจะลดลงเมื่อแบตเตอรี่มีขนาดเล็กลง ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีมาตรการเฉพาะเพื่อลดความต้านทานภายในแบบโอห์มมิกโดยพิจารณาจากทั้งสามด้านนี้

ความต้านทานของไอออน

ความต้านทานของไอออนของแบตเตอรี่ลิเธียมหมายถึงความต้านทานที่เกิดจากการส่งไอออนลิเธียมภายในแบตเตอรี่ ความเร็วการเคลื่อนที่ของลิเธียมไอออนและความเร็วการนำอิเล็กตรอนมีบทบาทสำคัญเท่าเทียมกันในแบตเตอรี่ลิเธียม และความต้านทานของไอออนส่วนใหญ่ได้รับอิทธิพลจากวัสดุอิเล็กโทรดบวกและลบ ตัวแยก และอิเล็กโทรไลต์ เพื่อลดความต้านทานของไอออน ประเด็นต่อไปนี้จะต้องทำได้ดี:

ตรวจสอบให้แน่ใจว่าวัสดุอิเล็กโทรดบวกและลบและอิเล็กโทรไลต์มีความสามารถในการเปียกน้ำได้ดี

เมื่อออกแบบอิเล็กโทรด จำเป็นต้องเลือกความหนาแน่นของการบดอัดที่เหมาะสม หากความหนาแน่นของการบดอัดสูงเกินไป อิเล็กโทรไลต์จะซึมซับได้ยากและจะเพิ่มความต้านทานของไอออน สำหรับอิเล็กโทรดลบ หากฟิล์ม SEI ก่อตัวขึ้นบนพื้นผิวของวัสดุออกฤทธิ์ระหว่างการชาร์จและการคายประจุครั้งแรกมีความหนาเกินไป ก็จะเพิ่มความต้านทานของไอออนด้วย ในกรณีนี้จำเป็นต้องปรับกระบวนการสร้างแบตเตอรี่เพื่อแก้ไขปัญหา

อิทธิพลของอิเล็กโทรไลต์

อิเล็กโทรไลต์ควรมีความเข้มข้น ความหนืด และสภาพนำไฟฟ้าที่เหมาะสม เมื่อความหนืดของอิเล็กโทรไลต์สูงเกินไป จะไม่เอื้อต่อการแทรกซึมระหว่างอิเล็กโทรไลต์กับสารออกฤทธิ์ของอิเล็กโทรดบวกและลบ ในเวลาเดียวกัน อิเล็กโทรไลต์ยังต้องการความเข้มข้นที่ต่ำกว่า ซึ่งส่งผลเสียต่อการไหลและการแทรกซึมของอิเล็กโทรไลต์ด้วย หากความเข้มข้นสูงเกินไป ค่าการนำไฟฟ้าของอิเล็กโทรไลต์เป็นปัจจัยที่สำคัญที่สุดที่ส่งผลต่อความต้านทานของไอออน ซึ่งเป็นตัวกำหนดการเคลื่อนที่ของไอออน

ผลของไดอะแฟรมต่อความต้านทานของไอออน

ปัจจัยที่มีอิทธิพลหลักของเมมเบรนต่อความต้านทานของไอออน ได้แก่ การกระจายตัวของอิเล็กโทรไลต์ในเมมเบรน พื้นที่ของเมมเบรน ความหนา ขนาดรูพรุน ความพรุน และสัมประสิทธิ์การบิดเบี้ยว สำหรับไดอะแฟรมเซรามิก ยังจำเป็นต้องป้องกันไม่ให้อนุภาคเซรามิกปิดกั้นรูขุมขนของไดอะแฟรม ซึ่งไม่เอื้อต่อการผ่านของไอออน ในขณะที่ตรวจสอบให้แน่ใจว่าอิเล็กโทรไลต์แทรกซึมเข้าไปในเมมเบรนอย่างสมบูรณ์ แต่ก็ไม่ควรมีอิเล็กโทรไลต์ตกค้างอยู่ในนั้น ซึ่งจะทำให้ประสิทธิภาพของการใช้อิเล็กโทรไลต์ลดลง

อิมพีแดนซ์อิเล็กทรอนิกส์

มีหลายปัจจัยที่ส่งผลต่อความต้านทานทางอิเล็กทรอนิกส์ และการปรับปรุงสามารถทำได้จากปัจจัยต่างๆ เช่น วัสดุและกระบวนการ

แผ่นอิเล็กโทรดบวกและลบ

ปัจจัยหลักที่ส่งผลต่อความต้านทานทางอิเล็กทรอนิกส์ของแผ่นอิเล็กโทรดบวกและลบคือ: การสัมผัสระหว่างวัสดุที่มีชีวิตกับตัวสะสม ปัจจัยของวัสดุที่มีชีวิตเอง และพารามิเตอร์ของแผ่นอิเล็กโทรด วัสดุที่มีชีวิตจำเป็นต้องสัมผัสกับพื้นผิวของตัวสะสมอย่างเต็มที่ ซึ่งสามารถพิจารณาได้จากการยึดเกาะของฟอยล์ทองแดงของตัวสะสม พื้นผิวอลูมิเนียมฟอยล์ และสารละลายอิเล็กโทรดบวกและลบ ความพรุนของสิ่งมีชีวิต ผลพลอยได้จากพื้นผิวของอนุภาค และการผสมกับสารนำไฟฟ้าที่ไม่สม่ำเสมอ ล้วนสามารถทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในอิมพีแดนซ์ทางอิเล็กทรอนิกส์ได้ พารามิเตอร์ของแผ่นอิเล็กโทรด เช่น ความหนาแน่นต่ำของสสารที่มีชีวิตและช่องว่างของอนุภาคขนาดใหญ่ ไม่เอื้อต่อการนำอิเล็กตรอน

ตัวคั่น

ปัจจัยที่มีอิทธิพลหลักของไดอะแฟรมต่อความต้านทานทางอิเล็กทรอนิกส์ ได้แก่ ความหนาของไดอะแฟรม ความพรุน และผลพลอยได้ในระหว่างกระบวนการชาร์จและการคายประจุ สองอันแรกเข้าใจง่าย หลังจากแยกชิ้นส่วนเซลล์แบตเตอรี่ มักพบว่ามีวัสดุสีน้ำตาลหนาบนไดอะแฟรม รวมถึงขั้วลบกราไฟต์และผลพลอยได้จากปฏิกิริยา ซึ่งอาจทำให้เกิดการอุดตันของรูไดอะแฟรมและทำให้อายุการใช้งานแบตเตอรี่สั้นลง

สารตั้งต้นในการสะสมของไหล

วัสดุ ความหนา ความกว้าง และระดับการสัมผัสระหว่างตัวรวบรวมและอิเล็กโทรด ล้วนส่งผลต่ออิมพีแดนซ์ทางอิเล็กทรอนิกส์ได้ การรวบรวมของไหลจำเป็นต้องเลือกซับสเตรตที่ไม่ถูกออกซิไดซ์หรือพาสซีฟ ไม่เช่นนั้นจะส่งผลต่อขนาดอิมพีแดนซ์ การบัดกรีที่ไม่ดีระหว่างฟอยล์ทองแดงกับหูอิเล็กโทรดอาจส่งผลต่อความต้านทานทางอิเล็กทรอนิกส์ได้เช่นกัน

ความต้านทานการติดต่อ

ความต้านทานการสัมผัสเกิดขึ้นระหว่างการสัมผัสของทองแดงอลูมิเนียมฟอยล์กับวัสดุที่มีชีวิต และจำเป็นต้องเน้นไปที่การยึดเกาะของอิเล็กโทรดขั้วบวกและขั้วลบ

ความต้านทานภายในโพลาไรซ์

ปรากฏการณ์ของศักย์ไฟฟ้าที่เบี่ยงเบนไปจากสมดุลของศักย์ไฟฟ้าของอิเล็กโทรดเมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่านอิเล็กโทรด เรียกว่า โพลาไรเซชันของอิเล็กโทรด โพลาไรเซชันประกอบด้วยโพลาไรเซชันแบบโอห์มมิก โพลาไรเซชันเคมีไฟฟ้า และโพลาไรเซชันแบบเข้มข้น ความต้านทานโพลาไรเซชันหมายถึงความต้านทานภายในที่เกิดจากโพลาไรเซชันระหว่างขั้วบวกและขั้วลบของแบตเตอรี่ในระหว่างปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้า สามารถสะท้อนถึงความสม่ำเสมอภายในแบตเตอรี่ได้ แต่ไม่เหมาะสำหรับการผลิตเนื่องจากอิทธิพลของการทำงานและวิธีการ ความต้านทานภายในโพลาไรเซชันไม่คงที่และเปลี่ยนแปลงตลอดเวลาในระหว่างกระบวนการชาร์จและคายประจุ เนื่องจากองค์ประกอบของสารออกฤทธิ์ ความเข้มข้น และอุณหภูมิของอิเล็กโทรไลต์มีการเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา ความต้านทานภายในของโอห์มมิกเป็นไปตามกฎของโอห์มมิก และความต้านทานภายในโพลาไรเซชันจะเพิ่มขึ้นตามความหนาแน่นกระแสที่เพิ่มขึ้น แต่มันไม่ใช่ความสัมพันธ์เชิงเส้น มันมักจะเพิ่มขึ้นเชิงเส้นตรงกับลอการิทึมของความหนาแน่นกระแส

ผลกระทบการออกแบบโครงสร้าง

ในการออกแบบโครงสร้างแบตเตอรี่ นอกเหนือจากการโลดโผนและเชื่อมส่วนประกอบโครงสร้างแบตเตอรี่ด้วยตัวเองแล้ว จำนวน ขนาด ตำแหน่ง และปัจจัยอื่นๆ ของหูแบตเตอรี่ยังส่งผลโดยตรงต่อความต้านทานภายในของแบตเตอรี่ การเพิ่มจำนวนหูเสาสามารถลดความต้านทานภายในของแบตเตอรี่ได้อย่างมีประสิทธิภาพในระดับหนึ่ง ตำแหน่งของหูขั้วยังส่งผลต่อความต้านทานภายในของแบตเตอรี่ด้วย ขดลวดแบตเตอรี่ที่มีตำแหน่งหูขั้วที่หัวของขั้วบวกและขั้วลบมีความต้านทานภายในสูงสุด และเมื่อเปรียบเทียบกับแบตเตอรี่ที่คดเคี้ยว แบตเตอรี่แบบเรียงซ้อนจะเทียบเท่ากับแบตเตอรี่ขนาดเล็กหลายสิบก้อนแบบขนาน และความต้านทานภายในมีขนาดเล็กกว่า .

ผลกระทบต่อประสิทธิภาพของวัตถุดิบ

วัสดุออกฤทธิ์เชิงบวกและเชิงลบ

วัสดุอิเล็กโทรดบวกในแบตเตอรี่ลิเธียมคือวัสดุที่เก็บลิเธียม ซึ่งจะกำหนดประสิทธิภาพของแบตเตอรี่มากขึ้น วัสดุอิเล็กโทรดบวกส่วนใหญ่จะปรับปรุงการนำไฟฟ้าระหว่างอนุภาคผ่านการเคลือบและการเติม การเติม Ni ช่วยเพิ่มความแข็งแรงของพันธะ P-O ทำให้โครงสร้างของ LiFePO4/C มีความเสถียร ปรับปริมาตรของเซลล์ให้เหมาะสม และลดความต้านทานการถ่ายโอนประจุของวัสดุอิเล็กโทรดบวกได้อย่างมีประสิทธิภาพ การเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญของโพลาไรเซชันการกระตุ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งในโพลาไรซ์การกระตุ้นขั้วลบ เป็นสาเหตุหลักที่ทำให้เกิดโพลาไรเซชันที่รุนแรง การลดขนาดอนุภาคของอิเล็กโทรดเชิงลบสามารถลดโพลาไรเซชันการเปิดใช้งานของอิเล็กโทรดเชิงลบได้อย่างมีประสิทธิภาพ เมื่อขนาดอนุภาคของแข็งของอิเล็กโทรดเชิงลบลดลงครึ่งหนึ่ง โพลาไรเซชันการเปิดใช้งานจะลดลง 45% ดังนั้นในแง่ของการออกแบบแบตเตอรี่ การวิจัยเกี่ยวกับการปรับปรุงวัสดุอิเล็กโทรดบวกและลบเองก็ถือเป็นสิ่งสำคัญเช่นกัน

ตัวแทนนำไฟฟ้า

กราไฟท์และคาร์บอนแบล็คถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านแบตเตอรี่ลิเธียมเนื่องจากประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยม เมื่อเปรียบเทียบกับสารนำไฟฟ้าประเภทกราไฟท์ การเติมสารนำไฟฟ้าประเภทคาร์บอนแบล็คลงในขั้วบวกจะมีอัตราประสิทธิภาพที่ดีกว่าของแบตเตอรี่ เนื่องจากสารนำไฟฟ้าประเภทกราไฟท์มีสัณฐานวิทยาของอนุภาคคล้ายเกล็ด ซึ่งทำให้ค่าสัมประสิทธิ์การบิดเบี้ยวของรูพรุนเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญในอัตราที่สูง และมีแนวโน้มที่จะเกิดปรากฏการณ์การแพร่กระจายของเฟสของเหลวของ Li ที่จำกัดความสามารถในการคายประจุ แบตเตอรี่ที่เติม CNT มีความต้านทานภายในน้อยกว่า เนื่องจากเมื่อเปรียบเทียบกับจุดสัมผัสระหว่างกราไฟท์/คาร์บอนแบล็กกับวัสดุแอคทีฟ ท่อนาโนคาร์บอนที่เป็นเส้นใยจะอยู่ในแนวติดต่อกับวัสดุแอคทีฟ ซึ่งสามารถลดความต้านทานส่วนต่อประสานของแบตเตอรี่ได้

รวบรวมของเหลว

การลดความต้านทานส่วนต่อประสานระหว่างตัวรวบรวมและวัสดุออกฤทธิ์ และการปรับปรุงความแข็งแรงการยึดเกาะระหว่างทั้งสองเป็นวิธีสำคัญในการปรับปรุงประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ลิเธียม การเคลือบคาร์บอนที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าบนพื้นผิวของอลูมิเนียมฟอยล์และการเคลือบโคโรนาบนอลูมิเนียมฟอยล์สามารถลดความต้านทานของอินเทอร์เฟซของแบตเตอรี่ได้อย่างมีประสิทธิภาพ เมื่อเทียบกับอลูมิเนียมฟอยล์ทั่วไป การใช้อลูมิเนียมฟอยล์เคลือบคาร์บอนสามารถลดความต้านทานภายในของแบตเตอรี่ได้ประมาณ 65% และลดความต้านทานภายในที่เพิ่มขึ้นระหว่างการใช้งาน ความต้านทานภายใน AC ของอลูมิเนียมฟอยล์ที่เคลือบด้วยโคโรนาสามารถลดลงได้ประมาณ 20% ในช่วงที่ใช้กันทั่วไปคือ 20% ถึง 90% SOC ความต้านทานภายใน DC โดยรวมค่อนข้างน้อย และการเพิ่มขึ้นจะค่อยๆ ลดลงตามความลึกของการปล่อยที่เพิ่มขึ้น

ตัวคั่น

การนำไอออนภายในแบตเตอรี่ขึ้นอยู่กับการแพร่กระจายของไอออน Li ผ่านเมมเบรนที่มีรูพรุนในอิเล็กโทรไลต์ ความสามารถในการดูดซับของเหลวและการเปียกของเมมเบรนเป็นกุญแจสำคัญในการสร้างช่องทางการไหลของไอออนที่ดี เมื่อเมมเบรนมีอัตราการดูดซึมของเหลวสูงกว่าและมีโครงสร้างเป็นรูพรุน เมมเบรนสามารถปรับปรุงการนำไฟฟ้า ลดความต้านทานของแบตเตอรี่ และปรับปรุงประสิทธิภาพอัตราของแบตเตอรี่ เมื่อเปรียบเทียบกับเมมเบรนฐานทั่วไป เมมเบรนเซรามิกและเมมเบรนเคลือบไม่เพียงแต่ปรับปรุงความต้านทานการหดตัวที่อุณหภูมิสูงของเมมเบรนได้อย่างมีนัยสำคัญ แต่ยังเพิ่มการดูดซึมของเหลวและความสามารถในการทำให้เปียกอีกด้วย การเพิ่มการเคลือบเซรามิก SiO2 บนเมมเบรน PP จะช่วยเพิ่มความสามารถในการดูดซับของเหลวของเมมเบรนได้ 17% ทา 1 บนเมมเบรนคอมโพสิต PP/PE μ PVDF-HFP ของ m จะเพิ่มอัตราการดูดของเมมเบรนจาก 70% เป็น 82% และความต้านทานภายในของเซลล์ลดลงมากกว่า 20%

ปัจจัยที่ส่งผลต่อความต้านทานภายในของแบตเตอรี่ในด้านกระบวนการผลิตและสภาวะการใช้งานส่วนใหญ่ได้แก่

ปัจจัยกระบวนการมีอิทธิพลต่อ

สารละลาย

ความสม่ำเสมอของการกระจายตัวของสารละลายในระหว่างการผสมสารละลายส่งผลต่อว่าสารนำไฟฟ้าสามารถกระจายตัวอย่างสม่ำเสมอในวัสดุออกฤทธิ์และสัมผัสอย่างใกล้ชิดซึ่งเกี่ยวข้องกับความต้านทานภายในของแบตเตอรี่หรือไม่ ด้วยการเพิ่มการกระจายตัวด้วยความเร็วสูง ความสม่ำเสมอของการกระจายตัวของสารละลายสามารถปรับปรุงได้ ส่งผลให้ความต้านทานภายในของแบตเตอรี่น้อยลง ด้วยการเติมสารลดแรงตึงผิว จะสามารถปรับปรุงความสม่ำเสมอของการกระจายตัวของสารนำไฟฟ้าในอิเล็กโทรด และลดโพลาไรซ์เคมีไฟฟ้าเพื่อเพิ่มแรงดันคายประจุเฉลี่ย

การเคลือบผิว

ความหนาแน่นของพื้นผิวเป็นหนึ่งในตัวแปรสำคัญในการออกแบบแบตเตอรี่ เมื่อความจุของแบตเตอรี่คงที่ การเพิ่มความหนาแน่นของพื้นผิวอิเล็กโทรดจะลดความยาวรวมของตัวสะสมและตัวแยกอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ และความต้านทานภายในโอห์มมิกของแบตเตอรี่ก็จะลดลงเช่นกัน ดังนั้นภายในช่วงหนึ่ง ความต้านทานภายในของแบตเตอรี่จะลดลงตามความหนาแน่นของพื้นผิวที่เพิ่มขึ้น การโยกย้ายและการหลุดออกของโมเลกุลตัวทำละลายในระหว่างการเคลือบและการอบแห้งมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับอุณหภูมิของเตาอบ ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อการกระจายตัวของกาวและสารนำไฟฟ้าภายในอิเล็กโทรด จึงส่งผลต่อการก่อตัวของกริดสื่อไฟฟ้าภายในอิเล็กโทรด ดังนั้นอุณหภูมิในการเคลือบและการอบแห้งจึงเป็นกระบวนการสำคัญในการเพิ่มประสิทธิภาพแบตเตอรี่

การกดลูกกลิ้ง

ในระดับหนึ่ง ความต้านทานภายในของแบตเตอรี่จะลดลงตามการเพิ่มขึ้นของความหนาแน่นของการบดอัด เมื่อความหนาแน่นของการบดอัดเพิ่มขึ้น ระยะห่างระหว่างอนุภาคของวัตถุดิบลดลง ยิ่งการสัมผัสระหว่างอนุภาคมากขึ้น สะพานและช่องนำไฟฟ้าก็จะมากขึ้น และความต้านทานของแบตเตอรี่ ลดลง การควบคุมความหนาแน่นของการบดอัดส่วนใหญ่ทำได้โดยอาศัยความหนาในการรีด ความหนาของลูกกลิ้งที่แตกต่างกันมีผลกระทบอย่างมากต่อความต้านทานภายในของแบตเตอรี่ เมื่อความหนาของการรีดมีขนาดใหญ่ ความต้านทานการสัมผัสระหว่างสารออกฤทธิ์และตัวสะสมจะเพิ่มขึ้นเนื่องจากสารออกฤทธิ์ไม่สามารถม้วนแน่นได้ ส่งผลให้ความต้านทานภายในของแบตเตอรี่เพิ่มขึ้น และหลังจากวงจรแบตเตอรี่ รอยแตกจะปรากฏขึ้นบนพื้นผิวของอิเล็กโทรดบวกของแบตเตอรี่โดยมีความหนากลิ้งมากขึ้น ซึ่งจะเพิ่มความต้านทานการสัมผัสระหว่างสารออกฤทธิ์บนพื้นผิวของอิเล็กโทรดและตัวสะสม

ระยะเวลาการหมุนเวียนของชิ้นส่วนเสา

ระยะเวลาการเก็บที่แตกต่างกันของอิเล็กโทรดขั้วบวกมีผลกระทบอย่างมากต่อความต้านทานภายในของแบตเตอรี่ เวลาในการเก็บเข้าลิ้นชักค่อนข้างสั้น และความต้านทานภายในของแบตเตอรี่เพิ่มขึ้นอย่างช้าๆ เนื่องจากปฏิสัมพันธ์ระหว่างชั้นเคลือบคาร์บอนบนพื้นผิวของลิเธียมเหล็กฟอสเฟตและลิเธียมเหล็กฟอสเฟต เมื่อปล่อยทิ้งไว้โดยไม่ได้ใช้งานเป็นเวลานาน (มากกว่า 23 ชั่วโมง) ความต้านทานภายในของแบตเตอรี่จะเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญมากขึ้น เนื่องจากผลรวมของปฏิกิริยาระหว่างลิเธียมเหล็กฟอสเฟตกับน้ำและผลการยึดเกาะของกาว ดังนั้นในการผลิตจริงจึงจำเป็นต้องควบคุมเวลาการหมุนเวียนของแผ่นอิเล็กโทรดอย่างเคร่งครัด

การฉีด

ค่าการนำไฟฟ้าไอออนิกของอิเล็กโทรไลต์จะกำหนดลักษณะความต้านทานภายในและอัตราของแบตเตอรี่ ค่าการนำไฟฟ้าของอิเล็กโทรไลต์แปรผกผันกับช่วงความหนืดของตัวทำละลาย และยังได้รับอิทธิพลจากความเข้มข้นของเกลือลิเธียมและขนาดของแอนไอออนด้วย นอกเหนือจากการเพิ่มประสิทธิภาพการวิจัยการนำไฟฟ้าแล้ว ปริมาณของของเหลวที่ฉีดและเวลาในการแช่หลังการฉีดยังส่งผลโดยตรงต่อความต้านทานภายในของแบตเตอรี่อีกด้วย การฉีดของเหลวในปริมาณเล็กน้อยหรือเวลาในการแช่ไม่เพียงพออาจทำให้ความต้านทานภายในของแบตเตอรี่สูงเกินไป ซึ่งส่งผลต่อความจุของแบตเตอรี่

ผลกระทบของสภาพการใช้งาน

อุณหภูมิ

อิทธิพลของอุณหภูมิต่อขนาดของความต้านทานภายในนั้นชัดเจน ยิ่งอุณหภูมิต่ำลง การเคลื่อนตัวของไอออนภายในแบตเตอรี่ก็จะช้าลง และความต้านทานภายในของแบตเตอรี่ก็จะมากขึ้นตามไปด้วย ความต้านทานของแบตเตอรี่สามารถแบ่งออกเป็นความต้านทานแบบกลุ่ม ความต้านทานของฟิล์ม SEI และความต้านทานการถ่ายโอนประจุ อิมพีแดนซ์แบบเทกองและอิมพีแดนซ์ของฟิล์ม SEI ส่วนใหญ่ได้รับอิทธิพลจากการนำอิเล็กโทรไลต์ไอออน และแนวโน้มการแปรผันที่อุณหภูมิต่ำสอดคล้องกับแนวโน้มการแปรผันของอิเล็กโทรไลต์ เมื่อเปรียบเทียบกับการเพิ่มขึ้นของความต้านทานแบบเทกองและความต้านทานของฟิล์ม SEI ที่อุณหภูมิต่ำ ความต้านทานของปฏิกิริยาประจุจะเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญมากขึ้นเมื่ออุณหภูมิลดลง ต่ำกว่า -20 ℃ ความต้านทานปฏิกิริยาการชาร์จคิดเป็นเกือบ 100% ของความต้านทานภายในรวมของแบตเตอรี่

ซ

เมื่อแบตเตอรี่อยู่ที่ SOC ที่แตกต่างกัน ขนาดความต้านทานภายในก็จะแตกต่างกันไป โดยเฉพาะความต้านทานภายใน DC ส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพการใช้พลังงานของแบตเตอรี่ ซึ่งสะท้อนถึงประสิทธิภาพที่แท้จริงของแบตเตอรี่ ความต้านทานภายใน DC ของแบตเตอรี่ลิเธียมจะเพิ่มขึ้นตามความลึกการคายประจุของแบตเตอรี่ DOD และขนาดความต้านทานภายในโดยทั่วไปยังคงไม่เปลี่ยนแปลงในช่วงการคายประจุ 10% ถึง 80% โดยทั่วไปแล้ว ความต้านทานภายในจะเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญที่ระดับความลึกของการปล่อยที่ลึกมากขึ้น

พื้นที่จัดเก็บ

เมื่อระยะเวลาการเก็บรักษาแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเพิ่มขึ้น แบตเตอรี่จะมีอายุต่อไปและความต้านทานภายในจะเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ระดับความแปรผันของความต้านทานภายในแตกต่างกันไปตามแบตเตอรี่ลิเธียมประเภทต่างๆ หลังจากเก็บรักษาเป็นเวลา 9 ถึง 10 เดือน อัตราการเพิ่มความต้านทานภายในของแบตเตอรี่ LFP จะสูงกว่าอัตราการเพิ่มความต้านทานภายในของแบตเตอรี่ NCA และ NCM อัตราการเพิ่มขึ้นของความต้านทานภายในสัมพันธ์กับเวลาในการจัดเก็บ อุณหภูมิในการจัดเก็บ และ SOC ในการจัดเก็บ

วงจร

ไม่ว่าจะเป็นการจัดเก็บหรือการปั่นจักรยาน ผลกระทบของอุณหภูมิที่มีต่อความต้านทานภายในของแบตเตอรี่ก็มีความสม่ำเสมอ ยิ่งอุณหภูมิการปั่นจักรยานสูง อัตราความต้านทานภายในก็จะยิ่งมากขึ้นตามไปด้วย ผลกระทบของรอบระยะเวลาที่แตกต่างกันต่อความต้านทานภายในของแบตเตอรี่ก็แตกต่างกันเช่นกัน ความต้านทานภายในของแบตเตอรี่จะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเมื่อความลึกของการชาร์จและการคายประจุเพิ่มขึ้น และความต้านทานภายในที่เพิ่มขึ้นจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับการเพิ่มความลึกของการชาร์จและการคายประจุ นอกเหนือจากอิทธิพลของความลึกของประจุและการคายประจุระหว่างวงจรแล้ว แรงดันไฟตัดการชาร์จยังมีผลกระทบอีกด้วย: ขีดจำกัดบนของแรงดันการชาร์จต่ำเกินไปหรือสูงเกินไปจะเพิ่มความต้านทานของอินเทอร์เฟซของอิเล็กโทรด และต่ำเกินไป แรงดันไฟฟ้าขีดจำกัดบนไม่สามารถสร้างฟิล์มฟิล์มได้ดี ในขณะที่แรงดันไฟฟ้าขีดจำกัดบนสูงเกินไปจะทำให้อิเล็กโทรไลต์ออกซิไดซ์และสลายตัวบนพื้นผิวของอิเล็กโทรด LiFePO4 เพื่อสร้างผลิตภัณฑ์ที่มีค่าการนำไฟฟ้าต่ำ

อื่น

แบตเตอรี่ลิเธียมสำหรับยานยนต์ต้องเผชิญกับสภาพถนนที่ไม่ดีในการใช้งานจริงอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ แต่การวิจัยพบว่าสภาพแวดล้อมการสั่นสะเทือนแทบไม่มีผลกระทบต่อความต้านทานภายในของแบตเตอรี่ลิเธียมในระหว่างขั้นตอนการใช้งาน

ความคาดหวัง

ความต้านทานภายในเป็นตัวแปรสำคัญในการวัดประสิทธิภาพพลังงานของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนและประเมินอายุการใช้งาน ยิ่งความต้านทานภายในมากเท่าใด ประสิทธิภาพด้านอัตราของแบตเตอรี่ก็จะยิ่งแย่ลง และยิ่งเพิ่มเร็วขึ้นระหว่างการเก็บรักษาและการปั่นจักรยาน ความต้านทานภายในสัมพันธ์กับโครงสร้างของแบตเตอรี่ คุณลักษณะของวัสดุ และกระบวนการผลิต และแตกต่างกันไปตามการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิสิ่งแวดล้อมและสถานะการชาร์จ ดังนั้นการพัฒนาแบตเตอรี่ที่มีความต้านทานภายในต่ำจึงเป็นกุญแจสำคัญในการปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงานของแบตเตอรี่ และการเรียนรู้การเปลี่ยนแปลงความต้านทานภายในของแบตเตอรี่นั้นมีความสำคัญในทางปฏิบัติอย่างยิ่งในการทำนายอายุการใช้งานแบตเตอรี่