리튬 이온 배터리 내부 저항 구조 설계 및 원료 성능의 영향

리튬이온 배터리를 사용하면 배터리 성능이 지속적으로 저하되며 주로 용량 감소, 내부 저항 증가, 전력 강하 등으로 나타납니다. 배터리 내부 저항의 변화는 온도 및 방전과 같은 다양한 조건의 영향을 받습니다. 깊이. 따라서 본 논문에서는 전지의 내부 저항에 영향을 미치는 요인을 전지 구조 설계 및 원재료 성능 측면에서 주로 설명한다.

<피>Ⅰ. 리튬 이온 배터리 구조 설계의 영향

배터리 구조 설계에서 배터리 구조 자체의 리벳팅 및 용접 외에도 배터리 탭의 수, 크기 및 위치는 배터리의 내부 저항에 직접적인 영향을 미칩니다. 어느 정도 탭 수를 늘리면 배터리의 내부 저항을 효과적으로 줄일 수 있습니다. 탭의 위치도 배터리의 내부 저항에 영향을 줄 수 있습니다. 양극과 음극의 헤드에 탭 위치가 있는 코일형 배터리의 내부 저항이 가장 큽니다. 코일형 배터리와 비교하여 라미네이티드 배터리는 수십 개의 작은 배터리에 해당합니다. 병렬로 연결하면 내부 저항이 작아집니다.

Ⅱ. 리튬이온전지 원료의 성능

1. 양극 및 음극 활물질

리튬 배터리의 양극 소재는 리튬 배터리의 성능을 결정하는 LiCoO2, LiFePO4 등 리튬을 함유한 전이 금속 산화물 및 인화물입니다. 양극 재료는 주로 코팅과 도핑을 통해 입자 사이의 전자 전도성을 향상시킵니다. 예를 들어, Ni 도핑 후 PO 결합의 강도가 향상되고 LiFePO4/C의 구조가 안정화되며 단위 셀의 부피가 최적화되고 양극 재료의 전하 이동 저항이 효과적으로 감소할 수 있습니다.< 피>

전기화학적 열 결합 모델의 시뮬레이션 분석에 따르면, 고율 방전 조건에서 활성화 분극, 특히 음극의 활성화 분극이 크게 증가하는 것이 심한 분극의 주요 원인이다. 음극의 입자 크기를 줄이면 음극의 활성화 분극을 효과적으로 줄일 수 있다. 음극 고체상의 입자 크기를 반으로 줄이면 활성화 분극을 45%까지 줄일 수 있다. 따라서 리튬이온 배터리의 설계에 관한 한 양극 및 음극 소재 자체의 개선에 대한 연구도 필수적이다.

2. 도전제

그래파이트와 카본 블랙은 우수한 특성으로 인해 리튬 이온 배터리 분야에서 널리 사용됩니다. 흑연계 도전제와 비교할 때, 양극에 카본 블랙계 도전제를 첨가하는 것이 전지 속도 성능이 더 좋은데, 이는 흑연계 도전제가 편평한 입자 형태를 갖고 있어 아래에서 기공 비틀림 계수가 크게 증가하기 때문입니다. 고배율이며 Li 액상 확산이 발생하기 쉽습니다. 현상은 프로세스가 방전 용량을 제한한다는 것입니다.

흑연/카본블랙과 활물질 사이의 점접촉에 비해 섬유상 탄소나노튜브와 활물질이 선접촉을 하여 전지의 계면 임피던스를 낮출 수 있기 때문에 탄소나노튜브가 첨가된 전지의 내부 저항이 작다. 배터리.

3. 전류 컬렉터

집전체와 활물질 사이의 계면 저항을 줄이고 양자 사이의 결합력을 높이는 것은 리튬 전지의 성능을 향상시키는 중요한 수단이다. 알루미늄 호일 표면에 전도성 탄소 코팅을 입히고 알루미늄 호일을 코로나 처리하면 배터리의 계면 임피던스를 효과적으로 줄일 수 있습니다. 일반 알루미늄 호일과 비교하여 탄소 코팅 알루미늄 호일을 사용하면 배터리의 내부 저항을 약 65%까지 줄일 수 있으며, 사용 중 리튬 이온 배터리의 내부 저항 증가를 줄일 수 있습니다.

코로나 처리된 알루미늄 호일의 AC 내부 저항은 약 20% 감소할 수 있습니다. 일반적으로 사용되는 20% ~ 90% SOC 범위에서 전체 DC 내부 저항은 상대적으로 작고 방전 깊이가 증가함에 따라 증가가 점차 작아집니다.

4. 배터리 분리기

배터리 내부의 이온 전도는 분리막의 기공을 통한 전해질 내 리튬 이온의 확산에 따라 달라집니다. 분리기의 액체 흡수 및 습윤 능력은 우수한 이온 흐름 채널을 형성하는 데 핵심입니다. 분리막이 더 높은 액체 흡수율과 다공성 구조를 가질 때 개선될 수 있습니다. 전도성은 배터리 임피던스를 줄이고 배터리의 속도 성능을 향상시킵니다.

일반 베이스 분리막과 비교하여 세라믹 분리막 및 고무 코팅 분리막은 분리막의 고온 수축 저항성을 크게 향상시킬 뿐만 아니라 분리막의 액체 흡수 및 습윤성을 향상시킵니다. PP 분리기에 SiO2 세라믹 코팅을 추가하면 분리기가 흡수 액체 부피를 17% 증가시킬 수 있습니다. PP/PE 복합 분리막에 1μm PVDF-HFP를 코팅하면 분리막의 액체 흡수율이 70%에서 82%로 증가하고 셀의 내부 저항이 20% 이상 감소합니다.