Причины аномального внутреннего сопротивления литий-ионных батарей можно анализировать в сочетании с материалами, технологическими процессами, условиями эксплуатации и другими аспектами:
Материальные и структурные факторы
1. Вопросы, связанные с материалами электродов.
- Низкая проводимость активных материалов положительного и отрицательного электродов, а также избыток или неравномерное распределение связующего вещества препятствуют проводимости электронов.
- Окисление или плохой контакт токосъемника из медной или алюминиевой фольги увеличивают внутреннее омическое сопротивление.
2. Нарушение электролитного баланса
- Недостаточное количество или изношенный электролит (избыточная влажность, разложение растворителя) могут препятствовать переносу ионов.
- Избыток электролита увеличивает внутреннее сопротивление и влияет на стабильность концентрации ионов лития.
3. Дефекты сепаратора
- Низкая пористость или чрезмерная толщина сепаратора ограничивают миграцию ионов лития.
Дефекты изготовления и качества
1. Проблемы с электродами и контактами.
- Неравномерная толщина покрытия электрода, чрезмерная плотность уплотнения или некачественная сварка контактов (например, холодная сварка) могут привести к чрезмерной локальной плотности тока.
- Высокое внутреннее сопротивление между заклепкой и прижимной пластиной или недостаточное количество проводящей добавки для положительного электрода.
2. Недостаточное предварительное формирование.
- Пленка SEI формируется нестабильно, и внутреннее сопротивление продолжает увеличиваться в процессе циклической работы.
Факторы использования и старения
1. Последствия чрезмерного сброса
- Чрезмерный разряд может повредить графитовый слой отрицательного электрода, растворить ионы меди в положительном электроде, засорить сепаратор и увеличить внутреннее омическое сопротивление и импеданс переноса заряда.
- Сильный переразряд может привести к разложению SEI-пленки, что еще больше увеличит внутреннее сопротивление.
2. Температурные и циклические потери
- Высокие температуры ускоряют разложение электролита, а низкие температуры снижают подвижность ионов, что в обоих случаях приводит к увеличению внутреннего сопротивления.
- После длительного циклического использования структура материала положительного электрода разрушается, пленка SEI отрицательного электрода утолщается, а сопротивление переносу заряда увеличивается.
3. Низкая стабильность характеристик аккумуляторных батарей.
- Различия в емкости или скорости саморазряда между элементами батареи приводят к нестабильному напряжению и аномальному внутреннему сопротивлению.
Другие факторы
- Микрокороткие замыкания: металлические примеси или повреждение диафрагмы в процессе производства могут вызвать локальное увеличение тока и аномальное внутреннее сопротивление.
- Нарушение герметичности: утечка газа/жидкости после длительного использования запускает внутренние химические реакции, увеличивая внутреннее сопротивление.
