이론과 생산으로 리튬 배터리의 내부 저항에 대해 이야기하십시오.

내부 저항은 전류가 배터리를 통해 흐를 때 리튬 배터리의 저항입니다. 테스트 방법에 따라 AC 내부 저항과 DC 내부 저항으로 나눌 수 있습니다. 배터리의 내부 저항은 리튬 이온 배터리의 품질을 식별하는 중요한 매개 변수입니다. 배터리의 내부 저항이 크면 많은 양의 줄 열이 발생하고 배터리 온도가 상승하여 배터리 방전 작동 전압이 감소하고 방전 시간이 단축되며 배터리 성능과 수명에 영향을 미칩니다. 심각한 영향을 미칩니다. 내부 저항은 또한 리튬 배터리의 전기 화학적 성능을 검증하기위한 테스트에서 중요한 매개 변수입니다. 리튬 배터리의 재료와 공정을 결합하여 리튬 배터리의 내부 저항에 영향을 미치는 요인을 공유하십시오.

일반적으로 배터리 내부 저항은 옴 내부 저항과 분극 내부 저항으로 나뉩니다. 옴 내부 저항은 전극 재료, 전해질, 다이어프램 저항 및 다양한 부품의 접촉 저항으로 구성됩니다. 분극 내부 저항은 전기 화학적 분극 내부 저항과 농도 분극 내부 저항을 포함하여 전기 화학적 반응 동안 분극으로 인한 저항을 말합니다. 배터리의 오믹 내부 저항은 배터리의 전체 전도도에 의해 결정되고, 배터리의 분극 내부 저항은 전극 활물질에서 리튬 이온의 고체상 확산 계수에 의해 결정됩니다.

옴 저항

옴 저항은 주로 세 부분으로 나뉘는데, 하나는 이온 저항, 다른 하나는 전자 저항, 세 번째는 접촉 저항입니다. 리튬 배터리의 내부 저항이 가능한 한 작기를 바랍니다. 따라서이 세 가지 항목에 대한 옴 내부 저항을 줄이기위한 구체적인 조치를 취해야합니다.

1. 이온 임피던스

리튬 배터리 이온 저항은 배터리의 리튬 이온 저항을 나타냅니다. 리튬 전지에서 리튬 이온 이동 속도와 전자 전도 속도는 똑같이 중요한 역할을하며 이온 저항은 주로 양극 및 음극 재료, 분리막 및 전해질의 영향을받습니다. 이온 임피던스를 줄이려면 다음을 수행해야합니다.

① 양극, 음극, 전해액의 젖음성이 좋은지 확인한다.

폴 피스를 설계 할 때 적절한 압축 밀도를 선택해야합니다. 압축 밀도가 너무 크면 전해질이 침투하기 쉽지 않아 이온 저항이 증가합니다. 음극 편의 경우, 첫 번째 충 방전시 활물질 표면에 형성된 SEI 막이 너무 두꺼우면 이온 저항도 증가합니다. 이때이를 해결하기 위해 배터리 형성 과정을 조정해야합니다.

② 전해질의 영향

전해질은 적절한 농도, 점도 및 전도도를 가져야합니다. 전해질 점도가 너무 높으면 양극 활성 물질과 음극 활성 물질 사이의 침투에 도움이되지 않습니다. 동시에 전해질은 낮은 농도가 필요하며 너무 높은 농도는 흐름과 침투에 도움이되지 않습니다. 전해질의 전도도는 이온의 이동을 결정하는 이온 저항에 영향을 미치는 가장 중요한 요소입니다.

③ 다이어프램이 이온 임피던스에 미치는 영향

이온 저항에 대한 다이어프램의 주요 영향 요인은 다이어프램의 전해질 분포, 다이어프램 영역, 두께, 기공 크기, 다공성 및 비틀림 계수입니다. 세라믹 다이어프램의 경우 세라믹 입자가 다이어프램의 기공을 막는 것을 방지해야합니다. 이는 이온 통과에 도움이되지 않습니다. 전해질이 다이어프램에 완전히 스며 들도록 보장하면서 그 안에 여분의 전해질이 남아 있지 않아야합니다. 이는 전해질의 사용 효율을 감소시킵니다.

2. 전자 임피던스

재료 및 공정과 같은 측면에서 개선 될 수있는 전자 임피던스의 많은 영향 요인이 있습니다.

① 양극판과 음극판

양극판과 음극판의 전자 임피던스에 영향을 미치는 주요 요인은 활물질과 집 전체 사이의 접촉, 활물질 자체의 요인 및 판의 매개 변수입니다. 활물질은 집 전체 표면과 완전히 접촉해야하는데, 이는 집 전체 구리 호일, 알루미늄 호일 기본 재료, 양극 및 음극 페이스트의 접착력에서 고려할 수 있습니다. 살아있는 물질 자체의 다공성, 입자 표면의 부산물 및 전도성 물질과의 고르지 않은 혼합은 모두 전자 임피던스의 변화를 일으킬 수 있습니다. 생물의 밀도와 같은 극판 매개 변수가 너무 작고 입자 사이의 간격이 너무 커서 전자 전도에 도움이되지 않습니다.

② 다이어프램

다이어프램의 전자 임피던스에 영향을 미치는 주요 요인은 다이어프램 두께, 다공성 및 충전 및 방전 프로세스의 부산물입니다. 처음 두 가지는 이해하기 쉽습니다. 배터리가 분해 된 후 흑연 음극과 그 반응 부산물을 포함하여 분리기에서 두꺼운 갈색 물질 층이 종종 발견되어 분리기 구멍을 막고 배터리 수명을 단축시킵니다.

③ 집 전체 기판

집 전체의 재질, 두께, 너비 및 탭과의 접촉 정도는 모두 전자 임피던스에 영향을 미칩니다. 집 전체는 산화 및 부동 태화되지 않은 기판을 선택해야합니다. 그렇지 않으면 임피던스에 영향을 미칩니다. 구리와 알루미늄 호일과 탭 사이의 용접 불량도 전자 임피던스에 영향을 미칩니다.

3. 접촉 저항

접촉 저항은 구리와 알루미늄 호일 사이의 접촉과 활물질 사이에 형성되며 양극 슬러리와 음극 슬러리의 접착에주의 할 필요가 있습니다.

극성 내부 저항

전류가 전극을 통과 할 때 전극 전위가 평형 전극 전위에서 벗어나는 현상을 전극 분극이라고합니다. 분극에는 그림 1과 같이 옴 분극, 전기 화학적 분극 및 농도 분극이 포함됩니다. 분극 저항은 전기 화학 반응 중에 배터리의 양극과 음극의 분극으로 인해 발생하는 내부 저항을 의미합니다. 배터리의 내부 일관성을 반영 할 수 있지만 작동 및 방법의 영향으로 생산에 적합하지 않습니다. 내부 분극 저항은 일정하지 않으며 충전 및 방전 과정에서 시간에 따라 변합니다. 이는 활물질의 조성, 전해질의 농도 및 온도가 지속적으로 변하기 때문입니다. 옴 내부 저항은 옴'의 법칙을 따르고, 분극 내부 저항은 전류 밀도의 증가에 따라 증가하지만 선형 관계는 아닙니다. 전류 밀도의 로그가 증가함에 따라 종종 선형 적으로 증가합니다.

일반적으로 배터리의 DC 내부 저항은 분극 내부 저항과 옴 내부 저항의 합과 같습니다. DC 내부 저항의 측정은 매우 중요합니다. 충전 및 방전 속도, 주변 온도, SOC 상태, 전해질 농도 등과 같이 분극의 내부 저항에 영향을 미치는 많은 요소가 있습니다. 다음은 인산 철 리튬 배터리의 내부 저항에 대한 온도 영향의 예입니다. 관련 문헌이 필요한 사람들은 아래 그림과 같이 FIRSTEK에 개인적으로 쓸 수 있습니다.

업계에서 사용되는 현재 배터리 내부 저항 측정 방법

산업 응용 분야에서 배터리 내부 저항의 정확한 측정은 특수 장비에 의해 수행됩니다. 현재 업계에서 사용되는 배터리 내부 저항 측정 방법에는 주로 다음 두 가지가 포함됩니다.

1. DC 방전 내부 저항 측정 방법

물리적 공식 R=U / I에 따르면 테스트 장비는 배터리가 짧은 시간 (보통 2 ~ 3 초)에 큰 정전류를 통과하도록 강제합니다 (현재 40A ~ 80A의 큰 전류가 일반적으로 사용됨). , 그리고 이때 배터리는 양단의 전압을 측정하고 공식에 따라 현재 배터리 내부 저항을 계산합니다.

이 측정 방법의 정확도는 상대적으로 높습니다. 적절한 제어를 통해 측정 정확도 오류를 0.1 % 이내로 제어 할 수 있습니다. 그러나이 방법에는 명백한 단점이 있습니다.

(1) 대용량 배터리 또는 축전지 만 측정 할 수 있으며, 소용량 배터리는 2 ~ 3 초 내에 40A ~ 80A의 대전류를 부하 할 수 없습니다.

(2) 배터리가 큰 전류를 통과하면 배터리 내부의 전극이 분극되어 내부 저항이 분극됩니다. 따라서 측정 시간은 매우 짧아야합니다. 그렇지 않으면 측정 된 내부 저항에 큰 오류가 있습니다.

(3) 배터리를 통해 흐르는 큰 전류는 배터리의 내부 전극을 손상시킵니다.

2. AC 압력 강하 내부 저항 측정 방법

배터리는 실제로 활성 저항과 동일하기 때문에 고정 주파수와 고정 전류를 배터리에 적용한 다음 (현재 1kHz 주파수 및 50mA 작은 전류가 일반적으로 사용됨) 전압을 샘플링, 정류, 필터링 등을 수행합니다. 연산 증폭기 회로를 통해 배터리의 내부 저항을 계산합니다. AC 전압 강하 내부 저항 측정 방법의 배터리 측정 시간은 일반적으로 약 100 밀리 초로 매우 짧습니다.

이 측정 방법의 정확도도 우수하며 측정 정확도 오류는 일반적으로 1 %에서 2 % 사이입니다.

이 방법의 장단점 :

(1) 소용량 배터리를 포함하여 거의 모든 배터리는 AC 전압 강하 내부 저항 측정 방법을 사용하여 측정 할 수 있습니다. 이 방법은 일반적으로 노트북 배터리 셀의 내부 저항을 측정하는 데 사용됩니다.

(2) AC 전압 강하 측정 방법의 측정 정확도는 리플 전류의 영향을 받기 쉬우 며 고조파 전류 간섭의 가능성도 있습니다. 측정기 회로의 간섭 방지 능력 테스트

(3)이 방법은 배터리 자체에 큰 손상을주지 않습니다.

(4) AC 전압 강하 측정 방법의 측정 정확도는 DC 방전 내부 저항 측정 방법만큼 좋지 않습니다.