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太陽エネルギー蓄電池、バッテリーの性能は常に減衰しており、主に容量の減衰、内部抵抗の増加、電力の低下として現れます。したがって、電池の内部抵抗に影響を与える要因は、電池の構造設計、原材料の性能、プロセス技術、使用条件と組み合わせて説明されます。
抵抗とは、リチウム電池が動作しているときに電池内部に電流が流れる抵抗のことです。一般に、リチウム電池の内部抵抗はオーミック内部抵抗と分極内部抵抗に分けられます。オーミック内部抵抗は、電極材料、電解液、ダイヤフラム抵抗、各種部品の接触抵抗から構成されます。分極内部抵抗とは、電気化学的分極内部抵抗と濃度分極内部抵抗を含む、電気化学反応中の分極によって引き起こされる抵抗を指します。電池のオーム内部抵抗は電池の全導電率によって決まり、電池の分極内部抵抗は電極活物質中のリチウムイオンの固相拡散係数によって決まる。
内部抵抗は主に 3 つの部分に分けられ、1 つはイオン インピーダンス、もう 1 つは電子インピーダンス、3 つ目は接触インピーダンスです。リチウム電池の内部抵抗は小さければ小さいほど良いので、この3つの項目について具体的なオーミック内部抵抗の低減策を講じる必要があります。
01 イオンインピーダンスリチウム電池のイオンインピーダンスとは、電池内でのリチウムイオンの移動抵抗を指します。リチウムイオンの移動速度と電子伝導速度はリチウム電池において同様に重要な役割を果たし、イオンインピーダンスは主に正極材料と負極材料、セパレータ、電解質によって影響を受けます。イオン インピーダンスを下げるには、次のことを行う必要があります。
正負の材料と電解液の濡れ性が良好であることを確認してください。
ポールピースの設計では、適切な圧縮密度を選択する必要があります。圧縮密度が大きすぎると電解質が浸透しにくくなり、イオンインピーダンスが増加します。負極片の場合、初回充放電時に活物質表面に形成されるSEI膜が厚すぎるとイオンインピーダンスも増加するため、これを解決するには電池の形成プロセスを調整する必要があります。問題。
電解質の効果
電解液は適切な濃度、粘度、導電率を持っている必要があります。電解液の粘度が高すぎると、電解液と正極活物質および負極活物質との間の浸透が困難になる。同時に、電解質の濃度も低くする必要があり、濃度が高すぎると、電解質の流動と浸透が妨げられます。電解質の導電率は、イオンの移動を決定するイオン インピーダンスに影響を与える最も重要な要素です。
イオンインピーダンスに対するダイヤフラムの影響
隔膜のイオンインピーダンスに影響を与える主な要因は、隔膜内の電解質分布、隔膜面積、厚さ、孔径、多孔率、および屈曲係数です。セラミックダイヤフラムの場合、イオンの通過を妨げるセラミック粒子がダイヤフラムの細孔を塞ぐのを防ぐことも必要です。電解液を隔膜に十分に浸透させる一方で、電解液の利用効率を低下させる残留電解液があってはなりません。
02 電子インピーダンス電子インピーダンスには多くの影響要因があり、材料やプロセスの側面から改善することができます。
ポジティブプレートとネガティブプレート
正極板と負極板の電子インピーダンスに影響を与える主な要因は、活物質と集電体の接触、活物質自体の要因、および極板パラメータです。活物質は集電体表面に十分に接触している必要があり、これは集電体の銅箔、基材のアルミ箔、正極ペーストと負極ペーストの密着性などから考えられる。活物質自体の多孔性、粒子表面の副生成物、導電剤との不均一な混合はすべて、電子インピーダンスの変化を引き起こします。活物質の密度などのプレートパラメータが小さすぎ、粒子ギャップが大きいため、電子伝導が促進されません。
ダイヤフラム
ダイヤフラムの電子インピーダンスに影響を与える主な要因は、ダイヤフラムの厚さ、空隙率、充電および放電プロセス中の副生成物です。最初の 2 つは理解するのが簡単です。バッテリーセルを分解した後、黒鉛負極とその反応副生成物を含む茶色の物質の厚い層が隔膜に付着していることがよくあります。これにより隔膜の細孔が閉塞され、電池寿命が短くなります。 。
集電基板
集電体の材料、厚さ、幅、およびタブとの接触の程度はすべて、電気インピーダンスに影響します。集電体は酸化されていない不動態化された基板を選択する必要があります。そうしないと、インピーダンスに影響を及ぼします。銅箔とアルミ箔とタブの間の溶接が不十分な場合も、電子インピーダンスに影響します。
03 接触抵抗
接触抵抗は銅箔やアルミ箔と活物質との接触の間に形成され、正極ペーストと負極ペーストの密着性を重視する必要があります。
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