Lityum batareyaning ichki qarshiligi haqida nazariya va ishlab chiqarish bilan gaplashing

Ichki qarshilik - bu oqim batareyadan o'tayotganda lityum batareyaning qarshiligi. Sinov uslubiga ko'ra, uni AC ichki qarshiligi va doimiy ichki qarshilikka bo'lish mumkin. Batareyaning ichki qarshiligi lityum-ionli batareyalarning sifatini aniqlash uchun muhim parametrdir. Batareyaning katta ichki qarshiligi katta miqdordagi Joule issiqligini keltirib chiqaradi va batareyaning harorati ko'tarilishiga olib keladi, natijada batareyaning zaryadsizlanishi ish kuchlanishining pasayishiga, zaryadsizlanish vaqtining qisqarishiga va batareyaning ishlashiga va ishlash muddatiga ta'sir qiladi. Jiddiy ta'sirga sabab bo'ling. Ichki qarshilik, shuningdek, lityum batareyalarning elektrokimyoviy ko'rsatkichlarini tekshirish uchun sinovda muhim parametr hisoblanadi. Lityum batareyalarning ichki qarshiligiga ta'sir qiluvchi omillarni siz bilan baham ko'rish uchun lityum batareyalar materiallari va jarayonlarini birlashtiring.

Odatda, batareyaning ichki qarshiligi ohmik ichki qarshilik va polarizatsiya ichki qarshiligiga bo'linadi. Omik ichki qarshilik elektrod moddasi, elektrolit, diafragma qarshiligi va turli qismlarning aloqa qarshiligidan iborat. Polarizatsiya ichki qarshiligi deganda elektrokimyoviy reaksiya paytida qutblanish natijasida kelib chiqadigan qarshilik, elektrokimyoviy polarizatsiyaning ichki qarshiligi va konsentratsiyali qutblanishning ichki qarshiligi tushuniladi. Batareyaning ohmik ichki qarshiligi batareyaning umumiy o'tkazuvchanligi bilan, batareyaning polarizatsiya ichki qarshiligi elektrod faol moddasida lityum ionlarining qattiq fazali diffuziya koeffitsienti bilan aniqlanadi.

ohmik qarshilik

Ommik qarshilik asosan uch qismga bo'linadi, biri ionga qarshilik, ikkinchisi elektron qarshilik, uchinchisi kontaktga qarshilik. Lityum batareyaning ichki qarshiligi iloji boricha kichikroq deb umid qilamiz, shuning uchun ushbu uchta element uchun ohmik ichki qarshilikni kamaytirish uchun aniq choralar ko'rishimiz kerak.

1. Ion impedansi

Lityum akkumulyator ionining qarshiligi batareyadagi lityum ionlarining qarshiligini anglatadi. Lityum batareyada lityum ionining migratsiya tezligi va elektronni o'tkazish tezligi bir xil darajada muhim rol o'ynaydi va ion qarshiligiga asosan ijobiy va salbiy elektrod materiallari, ajratuvchi va elektrolit ta'sir qiladi. Ion empedansini kamaytirish uchun siz quyidagilarni bajarishingiz kerak:

① Ijobiy va manfiy materiallar va elektrolitlar yaxshi namlanishga ega bo'lishiga ishonch hosil qiling.

Ustun qismini loyihalashda tegishli zichlash zichligini tanlash kerak. Agar siqilish zichligi juda katta bo'lsa, elektrolitni singdirish oson emas, bu ion qarshiligini oshiradi. Salbiy qutb bo'lagi uchun birinchi zaryadlash va tushirish paytida faol material yuzasida hosil bo'lgan SEI plyonkasi juda qalin bo'lsa, u ion qarshiligini ham oshiradi. Ayni paytda, uni hal qilish uchun batareyani shakllantirish jarayonini sozlash kerak.

②Elektrolitning ta'siri

Elektrolit tegishli konsentratsiyaga, yopishqoqlikka va o'tkazuvchanlikka ega bo'lishi kerak. Elektrolitlar yopishqoqligi juda yuqori bo'lsa, bu ijobiy va salbiy faol materiallar orasidagi infiltratsiyaga yordam bermaydi. Shu bilan birga, elektrolitlar past konsentratsiyaga muhtoj, juda yuqori konsentratsiya ham uning oqimi va infiltratsiyasi uchun qulay emas. Elektrolitning o'tkazuvchanligi ionlarning migratsiyasini belgilaydigan ion qarshiligiga ta'sir qiluvchi eng muhim omil hisoblanadi.

③Diafragmaning ion impedansiga ta'siri

Diafragmaning ionga chidamliligiga ta'sir qiluvchi asosiy omillar quyidagilardir: diafragmadagi elektrolitlar taqsimoti, diafragma maydoni, qalinligi, teshik hajmi, g'ovakliligi va tortish koeffitsienti. Keramika diafragmalari uchun, shuningdek, keramika zarralari diafragmaning teshiklarini to'sib qo'yishini oldini olish kerak, bu ionlarning o'tishiga yordam bermaydi. Elektrolitning diafragma ichiga to'liq kirib borishini ta'minlash bilan birga, unda ortiqcha elektrolit qolmasligi kerak, bu elektrolitdan foydalanish samaradorligini pasaytiradi.

2. Elektron impedans

Elektron impedansning ko'plab ta'sir qiluvchi omillari mavjud, ular materiallar va jarayonlar kabi jihatlardan yaxshilanishi mumkin.

①Ijobiy va manfiy qutb plitalari

Ijobiy va manfiy plitalarning elektron impedansiga ta'sir qiluvchi asosiy omillar quyidagilardir: faol material va oqim kollektori o'rtasidagi aloqa, faol materialning o'zi omillari va plastinka parametrlari. Faol material oqim kollektor yuzasiga to'liq tegishi kerak, uni hozirgi kollektor mis folga, alyuminiy folga tayanch materialidan va ijobiy va manfiy elektrod pastalarining yopishishini ko'rib chiqish mumkin. Tirik materialning g'ovakliligi, zarrachalar yuzasidagi yon mahsulotlar va o'tkazuvchan razvedka bilan notekis aralashishi elektron impedansning o'zgarishiga olib kelishi mumkin. Tirik moddaning zichligi kabi qutbli plastinka parametrlari juda kichik, zarrachalar orasidagi bo'shliq juda katta, bu elektronni o'tkazishga mos kelmaydi.

② Diafragma

Diafragmaning elektron impedansiga ta'sir qiluvchi asosiy omillar quyidagilardir: diafragma qalinligi, g'ovakliligi va zaryadlash va tushirish jarayonida yon mahsulotlar. Birinchi ikkitasini tushunish oson. Batareya qismlarga ajratilgandan so'ng, ko'pincha grafit manfiy elektrod va uning reaktsiyasi yon mahsulotlarini o'z ichiga olgan ajratgichda jigarrang rangli qalin qatlam topiladi, bu esa ajratuvchi teshikni to'sadi va batareyaning ishlash muddatini qisqartiradi.

③ Hozirgi kollektor substrat

Oqim kollektorining materiali, qalinligi, kengligi va yorliqlar bilan aloqa darajasi elektron impedansga ta'sir qiladi. Hozirgi kollektor oksidlanmagan va passiv bo'lmagan substratni tanlashi kerak, aks holda bu impedansga ta'sir qiladi. Mis va alyuminiy folga va yorliqlar o'rtasida payvandlashning yomonligi ham elektron impedansga ta'sir qiladi.

3. Kontaktning qarshiligi

Aloqa qarshiligi mis va alyuminiy folga bilan faol material o'rtasidagi aloqa o'rtasida hosil bo'ladi va ijobiy va salbiy atala yopishqoqligiga e'tibor berish kerak.

Polarizatsiyalangan ichki qarshilik

Oqim elektrodlardan o'tganda, elektrod potentsialining muvozanat elektrod potentsialidan chetga chiqish hodisasi elektrod polarizatsiyasi deb ataladi. Polarizatsiyaga 1-rasmda ko'rsatilgandek ohmik polarizatsiya, elektrokimyoviy polarizatsiya va konsentratsiyali polarizatsiya kiradi, qutblanish qarshilik deganda elektrokimyoviy reaksiya paytida batareyaning musbat va manfiy elektrodlarining qutblanishidan kelib chiqadigan ichki qarshilik tushuniladi. Batareyaning ichki barqarorligini aks ettirishi mumkin, ammo operatsiya va usul ta'sirida ishlab chiqarish uchun mos emas. Ichki polarizatsiya qarshiligi doimiy emas va u zaryadlash va tushirish jarayonida vaqt o'tishi bilan o'zgaradi. Buning sababi shundaki, faol moddalarning tarkibi, elektrolitlar kontsentratsiyasi va harorat doimiy ravishda o'zgarib turadi. Ohmik ichki qarshilik Ohm&# 39 qonuniga bo'ysunadi va polarizatsiya ichki qarshiligi oqim zichligi oshishi bilan ortadi, ammo bu chiziqli bog'liqlik emas. Tez-tez oqim zichligining logarifmi oshgani sayin chiziqli ravishda ko'payadi.

Umuman aytganda, batareyaning doimiy ichki qarshiligi polarizatsiya ichki qarshiligi va ohmik ichki qarshilik yig'indisiga teng. Shahar ichki qarshiligini o'lchash katta ahamiyatga ega. Polarizatsiyaning ichki qarshiligiga ta'sir qiluvchi ko'plab omillar mavjud, masalan, zaryad va tushirish tezligi, atrof-muhit harorati, SOC holati, elektrolitlar kontsentratsiyasi va boshqalar. Lityum temir fosfat batareyalarining ichki qarshiligiga harorat ta'sirining misoli. Tegishli adabiyotga muhtoj bo'lganlar quyidagi rasmda ko'rsatilgandek FIRSTEK-ga shaxsiy tarzda yozishlari mumkin:

Sanoatda ishlatiladigan joriy batareyaning ichki qarshiligini o'lchash usullari

Sanoat dasturlarida batareyaning ichki qarshiligini aniq o'lchash maxsus uskunalar tomonidan amalga oshiriladi. Hozirgi vaqtda sanoatda ishlatiladigan batareyaning ichki qarshiligini o'lchash usullari asosan quyidagi ikkitani o'z ichiga oladi:

1. DC zaryadsizlanishining ichki qarshiligini o'lchash usuli

R=U / I fizikaviy formulasiga muvofiq, sinov uskunalari batareyani qisqa vaqt ichida (odatda 2 - 3 soniya) katta doimiy doimiy tokni o'tkazishga majbur qiladi (hozirgi vaqtda odatda 40A dan 80A gacha bo'lgan katta oqim ishlatiladi) , va batareya bu vaqtda o'lchanadi Ikkala uchidagi kuchlanish va formulaga muvofiq joriy batareyaning ichki qarshiligini hisoblang.

Ushbu o'lchov usulining aniqligi nisbatan yuqori. Tegishli nazorat bilan o'lchov aniqligi xatosi 0,1% ichida boshqarilishi mumkin. Ammo bu usul aniq kamchiliklarga ega:

(1) Faqat katta quvvatli batareyalar yoki akkumulyatorlarni o'lchash mumkin va kichik quvvatli batareyalar 2 - 3 soniya ichida 40A dan 80A gacha bo'lgan katta oqimni yuklay olmaydi;

(2) Batareya katta oqimdan o'tganda, batareyaning ichidagi elektrodlar qutblangan bo'ladi, natijada ichki qarshilik polarizatsiya qilinadi. Shuning uchun o'lchov vaqti juda qisqa bo'lishi kerak, aks holda o'lchangan ichki qarshilik katta xatoga ega;

(3) Batareyadan oqayotgan katta oqim batareyaning ichki elektrodlariga zarar etkazadi.

2. AC bosim tushishini ichki qarshilikni o'lchash usuli

Batareya aslida faol qarshilikka teng bo'lganligi sababli, biz batareyaga qattiq chastota va doimiy oqimni qo'llaymiz (hozirda 1kHz chastota va 50mA kichik oqim ishlatiladi), so'ngra voltaj namuna olinadi, to'g'rilanadi, filtrlanadi va hokazo. Keyin operatsion kuchaytirgich davri orqali batareyaning ichki qarshiligini hisoblang. O'zgaruvchan tokning pasayishini ichki qarshilikni o'lchash usulining batareyani o'lchash vaqti juda qisqa, odatda taxminan 100 millisekund.

Ushbu o'lchov usulining aniqligi ham yaxshi va o'lchov aniqligi xatosi odatda 1% dan 2% gacha.

Ushbu usulning afzalliklari va kamchiliklari:

(1) deyarli barcha batareyalar kichik quvvatli batareyalarni o'z ichiga olgan AC kuchlanish pasayishi ichki qarshilikni o'lchash usuli yordamida o'lchanishi mumkin. Ushbu usul odatda noutbuk akkumulyatorlari hujayralarining ichki qarshiligini o'lchash uchun ishlatiladi.

(2) AC kuchlanish pasayishini o'lchash usulining o'lchov aniqligi, ehtimol to'lqin oqimi ta'sir qilishi mumkin va shuningdek, harmonik oqim aralashuvi ehtimoli mavjud. Bu o'lchov asboblari zanjiridagi xalaqitga qarshi qobiliyat uchun sinov

(3) Ushbu usul batareyaning o'ziga katta zarar etkazmaydi.

(4) AC kuchlanish pasayishini o'lchash usulining o'lchov aniqligi, shahar zaryadsizlanishining ichki qarshiligini o'lchash usuli kabi yaxshi emas.