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内阻偏高

时间:2016-05-27 浏览次数:8888

      经常会收到客户的反馈:对我司磷酸铁锂样品进行测试后,电池的内阻往往比在同一时间、相同的工艺、相同的参数下用其它厂家的磷酸铁锂做出来的电池的内阻要高,然而对于磷酸铁锂粉体体积电阻率,我司进行过对比测试,我司粉体电阻率值非常低基本在1.5 Ω.cm ,而其它厂家产品粉体电阻率值会大几十倍,有的甚至测不出来。为什么会出现这样一个反常的现象呢?

       我们知道电池的内阻是用来衡量电子和离子在电极内传输难易程度的主要标志。特别对于动力电池,电池内阻是一个非常重要的参数。电池内阻大,会产生大量的焦耳热引起电池温升很大,且欧姆压降大从而使工作电压降低,导致电池倍率性能差,放电时间缩短,对电池性能,寿命及安全性造成严重影响。
       电池内阻初始大小主要受电池的材料、制造工艺、电池结构等因素的影响。对于锂离子电池而言,电池内阻分为欧姆内阻和极化内阻。一般情况下,电池内阻都是由交流法测出来的交流阻抗,电池交流内阻与电池欧姆内阻接近。电池的内部阻抗,是由以下几个部分组成的:
1, 电解液的离子电阻;
2, 电极的粉体物质、集流体和引流体的电阻电阻;
3,粉体材料之间、以及其与集流体的接触电阻。
 我们经常对材料全电评估的测试过程中,发现压实密度的变化对电池内阻的影响较大,我们收集了一些数据:

通过分析,压实密度为2.20 g/cm3相对比2.30 g/cm3内阻增加了6% ,压实密度为2.10 g/cm3 相对2.30 g/cm3 电池内阻增加了16%;同时压实密度为2.10 g/cm3的电池内阻极差比2.3 g/cm3要大。
      对于压实密度在一定范围内增大,电池的内阻变小,我们是很好理解的。压实密度增大,粒子间的距离越小,接触机率与接触面积也越大,使得导电桥梁和通道增多,电池阻抗降低,内阻减小;然而随着压实密度的增大,极片的孔隙率降低,超过极限压实密度值,极片会压死,电解液不能充分浸润极片,电池的内阻增大,电池性能变差。
      压实密度影响内阻原因我们是很好理解的,但它带来的影响到底表现有多大了,我觉得这我们的电池内阻原因的组成与权重相关。对于26650 或18650圆柱电池,1个极耳的电池,电池结构的原因决定电池本身的内阻阻值较大,由压实密度影响的粉体材料之间的接触电阻占电池内阻权重小,即使电池内阻在1~2 mΩ内波动,变化幅度也很小。但当客户制作的电池为 10Ah 或20Ah 叠片的动力电池时,其电池内阻一般为 1~3 mΩ。粉体材料之间的接触电阻占整个电池内阻的权重会增大,随之影响整个电池内阻阻值也增大。如客户按照常规的压实密度设计为2.2 g/cm3或更低,还没有达到我司材料压实密度的合理值时(由于我司磷酸铁锂颗粒特性,压实密度比一般厂家的要大),制作出来的电池内阻就会相对偏高50% 或100%。
     对与我司磷酸铁锂产品压实密度到底压到多少是一个合理值呢?我们推荐DY-1 压到2.30 g/cm3  DY-2 压到 2.2 g/cm3 ,但压实密度除跟磷酸铁锂有关外,还跟其它辅材、配方、设备、极片厚度、电池类型、性能要求等相关,所以,希望客户能做一个压实密度的梯度实验,来确定适合自己的最佳压实密度。

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