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內阻偏高

發布時間:2016-05-27

    經常會收到客戶的反饋:對我司磷酸鐵鋰樣品進行測試后,電池的內阻往往比在同一時間、相同的工藝、相同的參數下用其它廠家的磷酸鐵鋰做出來的電池的內阻要高,然而對于磷酸鐵鋰粉體體積電阻率,我司進行過對比測試,我司粉體電阻率值非常低基本在1.5 Ω.cm ,而其它廠家產品粉體電阻率值會大幾十倍,有的甚至測不出來。為什么會出現這樣一個反常的現象呢?

      我們知道電池的內阻是用來衡量電子和離子在電極內傳輸難易程度的主要標志。特別對于動力電池,電池內阻是一個非常重要的參數。電池內阻大,會產生大量的焦耳熱引起電池溫升很大,且歐姆壓降大從而使工作電壓降低,導致電池倍率性能差,放電時間縮短,對電池性能,壽命及安全性造成嚴重影響。
   
電池內阻初始大小主要受電池的材料、制造工藝、電池結構等因素的影響。對于鋰離子電池而言,電池內阻分為歐姆內阻和極化內阻。一般情況下,電池內阻都是由交流法測出來的交流阻抗,電池交流內阻與電池歐姆內阻接近。電池的內部阻抗,是由以下幾個部分組成的:
1
, 電解液的離子電阻;
2
, 電極的粉體物質、集流體和引流體的電阻電阻;
3
,粉體材料之間、以及其與集流體的接觸電阻。
 
我們經常對材料全電評估的測試過程中,發現壓實密度的變化對電池內阻的影響較大,我們收集了一些數據:

 

    通過分析,壓實密度為2.20 g/cm3相對比2.30 g/cm3內阻增加了6% ,壓實密度為2.10 g/cm3 相對2.30 g/cm3 電池內阻增加了16%;同時壓實密度為2.10 g/cm3的電池內阻極差比2.3 g/cm3要大。
   
對于壓實密度在一定范圍內增大,電池的內阻變小,我們是很好理解的。壓實密度增大,粒子間的距離越小,接觸機率與接觸面積也越大,使得導電橋梁和通道增多,電池阻抗降低,內阻減??;然而隨著壓實密度的增大,極片的孔隙率降低,超過極限壓實密度值,極片會壓死,電解液不能充分浸潤極片,電池的內阻增大,電池性能變差。
   
壓實密度影響內阻原因我們是很好理解的,但它帶來的影響到底表現有多大了,我覺得這我們的電池內阻原因的組成與權重相關。對于26650 18650圓柱電池,1個極耳的電池,電池結構的原因決定電池本身的內阻阻值較大,由壓實密度影響的粉體材料之間的接觸電阻占電池內阻權重小,即使電池內阻在1~2 mΩ內波動,變化幅度也很小。但當客戶制作的電池為 10Ah 20Ah 疊片的動力電池時,其電池內阻一般為 1~3 mΩ。粉體材料之間的接觸電阻占整個電池內阻的權重會增大,隨之影響整個電池內阻阻值也增大。如客戶按照常規的壓實密度設計為2.2 g/cm3或更低,還沒有達到我司材料壓實密度的合理值時(由于我司磷酸鐵鋰顆粒特性,壓實密度比一般廠家的要大),制作出來的電池內阻就會相對偏高50% 100%。
   
對與我司磷酸鐵鋰產品壓實密度到底壓到多少是一個合理值呢?我們推薦DY-1 壓到2.30 g/cm3  DY-2 壓到 2.2 g/cm3 ,但壓實密度除跟磷酸鐵鋰有關外,還跟其它輔材、配方、設備、極片厚度、電池類型、性能要求等相關,所以,希望客戶能做一個壓實密度的梯度實驗,來確定適合自己的最佳壓實密度。

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