关于锂电池内阻的组成分析

2018-09-30      2082 次浏览

电极电导率、厚度、面积

②集流体(铜箔和铝箔)

影响因素

集流体厚度、宽度、长度,极耳数量、位置

③引线(极耳、极柱、内部导电连接元件)

影响因素

外形尺寸、电导率

3、活性物质与集流体的接触电阻

正极物质与铝箔

负极物质与铜箔

电池的电化学阻抗

把电极做一个等效电路图,主要有欧姆阻抗Rb,双电层电容Cd、电化学反应阻抗Rct以及扩散电阻Rw组成。一般来讲,在锂离子的嵌入和脱出循环过程中,Rb值变化一般不大,而Cd和Rct的变化却较为明显。

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电池阻抗主要体现为电化学反应阻抗,而欧姆阻抗相对较小。由下图可知。随着温度的下降,电池阻抗逐渐上升,且下降至0°C以后,阻抗速度增大,阴极阻抗呈类似的趋势,从数值上来看,电池的阻抗主要来源于阴极阻抗的贡献。

 锂电池内阻的组成

其实在电池的整个循环过程中,阴极的阻抗占据整个电池阻抗的主要部分,只比整体电池的阻抗略小一些,随着充放电循环的进行,阴极阻抗增大,电池的阻抗也随之增加。所以在电极制作的过程中需要特别注意阴极电阻的测试,极片电阻率特别重要。

交流内阻与直流内阻

用交流法测出的是电池的阻抗,其实在企业里都往往要求测试电池的直流内阻(DCR),IEC标准也对电池直流阻抗的测试做出了规定。

IEC测试方法

电池满充电后,以0.2C放电10s,测试电压为U1,电流I1.然后以1C放电1s,此时电压为U2,电流I2.那么电流直流内阻为:

那么直流内阻和交流到底有多少差别呢?

 锂电池内阻的组成

如下为测试数据,从数据上看,电池的交流内阻和直流内阻相关,基本符合线性关系。

 锂电池内阻的组成

根据电池EIS测试结果,电池的交流内阻与欧姆电阻相近,但是直流内阻却包含了欧姆内阻和活化阻抗,所以总的来说,直流内阻的测定有很重要的意义。

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