當前位置:首頁 > 百科知識 > 鋰電 > 正文

電池內(nèi)阻

電池的內(nèi)阻是指電池在工作時,電流流過電池內(nèi)部所受到的阻力,它包括歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻,極化內(nèi)阻又包括電化學極化內(nèi)阻和濃差極化內(nèi)阻。

  1電池內(nèi)阻定義

  歐姆內(nèi)阻主要是指由電極材料、電解液、隔膜電阻及各部分零件的接觸電阻組成,與電池的尺寸、結(jié)構(gòu)、裝配等有關(guān)。

  電流通過電極時,電極電勢偏離平衡電極電勢的現(xiàn)象稱為電極的極化。極化電阻是指電池的正極與負極在進行電化學反應(yīng)時極化所引起的內(nèi)阻。

  電池的內(nèi)阻不是常數(shù),在充放電過程中隨時間不斷變化,這是因為活性物質(zhì)的組成,電解液的濃度和溫度都在不斷的改變。歐姆內(nèi)阻遵守歐姆定律,極化內(nèi)阻隨電流密度增加而增大,但不是線性關(guān)系。常隨電流密度的對數(shù)增大而線性增加。

  不同類型的電池內(nèi)阻不同。相同類型的電池,由于內(nèi)部化學特性的不一致,內(nèi)阻也不一樣。電池的內(nèi)阻很小,我們一般用毫歐的單位來定義它。內(nèi)阻是衡量電池性能的一個重要技術(shù)指標。正常情況下,內(nèi)阻小的電池的大電流放電能力強,內(nèi)阻大的電池放電能力弱。

  電池的內(nèi)阻很小,我們一般用微歐或者毫歐的單位來定義它。在一般的測量場合,我們要求電池的內(nèi)阻測量精度誤差必須控制在正負5%以內(nèi)。這么小的阻值和這么精確的要求必須用專用儀器來進行測量。

  2電池內(nèi)阻的測量

  電池的內(nèi)阻是指電池在工作時,電流流過電池內(nèi)部所受到的阻力,一般分為交流內(nèi)阻和直流內(nèi)阻,由于充電電池內(nèi)阻很小,測直流內(nèi)阻時由于電極容量極化,產(chǎn)生極化內(nèi)阻,故無法測出其真實值,而測其交流內(nèi)阻可免除極化內(nèi)阻的影響,得出真實的內(nèi)值。

  交流內(nèi)阻測試方法為:利用電池等效于一個有源電阻的特點,給電池一個1KHz,50mA的恒定電流,對其電壓采樣整流濾波等一系列處理從而精確地測量其阻值。

  3鋰離子電池內(nèi)阻

  對鋰離子電池而言,電池內(nèi)阻分為歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻。 歐姆內(nèi)阻由電極材料、電解液、隔膜電阻及各部分零件的接觸電阻組成。極化內(nèi)阻是指電化學反應(yīng)時由極化引起的電阻,包括電化學極極化和濃差極化引起的電阻。

  鋰離子電池的實際內(nèi)阻是指電池在工作時,電流流過電池內(nèi)部所受到的阻力。電池內(nèi)阻大,會產(chǎn)生大量焦耳熱引起電池溫度升高,導(dǎo)致電池放電工作電壓降低,放電時間縮短,對電池性能、壽命等造成嚴重影響。

  電池內(nèi)阻大小的精確計算相當復(fù)雜,而且在電池使用過程中會不斷變化。根據(jù)經(jīng)驗表明,鋰離子電池的體積越大,內(nèi)阻越??;反之亦然。

  4改善電池內(nèi)阻

  用功能涂層對電池導(dǎo)電基材進行表面處理是一項突破性的技術(shù)創(chuàng)新,覆碳鋁箔/銅箔就是將分散好的納米導(dǎo)電石墨和碳包覆粒,均勻、細膩地涂覆在鋁箔/銅箔上。它能提供極佳的靜態(tài)導(dǎo)電性能,收集活性物質(zhì)的微電流,從而可以大幅度降低正/負極材料和集流之間的接觸電阻,并能提高兩者之間的附著能力,可減少粘結(jié)劑的使用量,進而使電池的整體性能產(chǎn)生顯著的提升。

  導(dǎo)電涂層(涂碳鋁箔)對鋰電池的性能帶來以下提升

  1. 降低電池內(nèi)阻,抑制充放電循環(huán)過程中的動態(tài)內(nèi)阻增幅;

  2. 顯著提高電池組的一致性,降低電池組成本;

  3. 提高活性材料和集流體的粘接附著力,降低極片制造成本;

  4. 減小極化,提高倍率性能,減低熱效應(yīng);

  5. 防止電解液對集流體的腐蝕;

  6. 綜合因子進而延長電池使用壽命。

  7. 涂層厚度:常規(guī)單面厚1~3μm。

  涂碳鋁箔/銅箔的性能優(yōu)勢

  1.顯著提高電池組使用一致性,大幅降低電池組成本。如:

  · 明顯降低電芯動態(tài)內(nèi)阻增幅 ;

  · 提高電池組的壓差一致性 ;

  · 延長電池組壽命 ;

  · 大幅降低電池組成本。

  2.提高活性材料和集流體的粘接附著力,降低極片制造成本。如:

  · 改善使用水性體系的正極材料和集電極的附著力;

  · 改善納米級或亞微米級的正極材料和集電極的附著力;

  · 改善鈦酸鋰或其他高容量負極材料和集電極的附著力;

  · 提高極片制成合格率,降低極片制造成本。

涂碳鋁箔與光箔的電池極片粘附力測試圖

  使用涂碳鋁箔后極片粘附力由原來10gf提高到60gf(用3M膠帶或百格刀法),粘附力顯著提高。

  3.減小極化,提高倍率和克容量,提升電池性能。如:

  · 部分降低活性材料中粘接劑的比例,提高克容量;

  · 改善活性物質(zhì)和集流體之間的電接觸;

  · 減少極化,提高功率性能。

不同鋁箔的電池倍率性能圖

  其中C-AL為涂碳鋁箔,E-AL為蝕刻鋁箔,U-AL為光鋁箔

  4.保護集流體,延長電池使用壽命。如:

  · 防止集流極腐蝕、氧化;

  · 提高集流極表面張力,增強集流極的易涂覆性能;

  · 可替代成本較高的蝕刻箔或用更薄的箔材替代原有的標準箔材。

不同鋁箔的電池循環(huán)曲線圖(200周)

其中(1)為光鋁箔,(2)為蝕刻鋁箔,(3)為涂碳鋁箔


內(nèi)容來自百科網(wǎng)