I. Introduzzjoni
Il-batteriji tal-litju, bħala apparat importanti għall-ħażna tal-enerġija, ġew applikati b'mod wiesa 'fis-soċjetà moderna, bħal f'vetturi elettriċi u apparat elettroniku portabbli. Madankollu, il-batteriji tal-litju jistgħu jesperjenzaw ċirkwiti qosra waqt l-użu, li mhux biss jaffettwaw il-prestazzjoni tal-batterija iżda jistgħu wkoll jikkawżaw problemi serji ta 'sigurtà, bħal nirien u splużjonijiet. Ir-reżistenza interna hija waħda mill-indikaturi ewlenin għall-kejl tal-prestazzjoni tal-batterija tal-litju. Żieda fir-reżistenza interna twassal għal tnaqqis fil-kapaċità ta 'kwittanza tal-batterija, tnaqqis fil-kapaċità, u ħajja ta' servizz imqassra. Għalhekk, l-istudju tal-kawżi tar-reżistenza interna jiżdied fil-batteriji tal-litju waqt ċirkwiti qosra għandu sinifikat teoretiku u prattiku importanti.
II. Kompożizzjoni tar-reżistenza interna tal-batterija tal-litju
Ir-reżistenza interna ta 'batterija tal-litju tikkonsisti prinċipalment minn reżistenza ohmika u reżistenza għall-polarizzazzjoni. Ir-reżistenza ohmika tinkludi r-reżistenza tal-elettrodi nfushom, ir-reżistenza tas-soluzzjoni tal-elettroliti, ir-reżistenza li tiltaqa 'magħhom joni li jgħaddu mill-mikropori tas-separatur, u r-reżistenza tal-kuntatt bejn l-elettrodi pożittivi \/ negattivi u s-separatur. Ir-reżistenza għall-polarizzazzjoni hija r-reżistenza konduttiva ffurmata minħabba l-polarizzazzjoni tal-elettrodi waqt l-iċċarġjar tal-batterija u l-ħatt, inkluża l-polarizzazzjoni elettrokimika u l-polarizzazzjoni tal-konċentrazzjoni. Il-polarizzazzjoni elettrokimika hija kkawżata mill-kajman tar-reazzjonijiet tal-elettrodi, filwaqt li l-polarizzazzjoni tal-konċentrazzjoni hija kkawżata minn bidliet fil-konċentrazzjoni tal-joni ħdejn il-wiċċ tal-elettrodu.
Iii. Analiżi tal-kawżi tar-reżistenza interna żieda fil-batteriji tal-litju waqt ċirkwiti qosra
(I) Kawżi ta 'l-għeruq fil-livell tal-materjal
1.Degradazzjoni ta 'materjali attivi pożittivi u negattivi
Positive electrode materials (such as NCM, LFP) may experience a decrease in electronic conductivity due to the dissolution of transition metals or structural collapse. For example, during the long-term cycling of a battery, transition metal ions in the positive electrode material may dissolve into the electrolyte, leading to structural changes in the positive electrode material and a reduction in its electronic conductivity. Negative electrode graphite may increase lithium ion migration resistance due to the growth of lithium dendrites or an excessively thick SEI film (>100 nm). It-tkabbir tad-dendriti tal-litju jista 'jtaqqab is-separatur, u jikkawża ċirkwit qasir tal-batterija, filwaqt li film SEI ħoxnin eċċessivament jista' jfixkel il-migrazzjoni tal-joni tal-litju u jżid ir-reżistenza interna tal-batterija.
2. Elettrolyte Aging and Interface Kwistjonijiet
Prodotti ta 'dekompożizzjoni ta' l-elettroliti (bħal LIF, li₂co₃) jakkumulaw fuq il-wiċċ ta 'l-elettrodu, li jiffurmaw saff ta' interface b'impedenza għolja. Taħt kundizzjonijiet ta 'temperatura għolja jew ħlas żejjed, il-viskożità tal-elettroliti tiżdied, u l-effiċjenza tat-trasport tal-joni tal-litju tonqos. Pereżempju, meta batterija tkun f'ambjent ta 'temperatura għolja, il-viskożità ta' l-elettrolit tiżdied, u r-rata ta 'migrazzjoni ta' joni tal-litju tonqos, u twassal għal żieda fir-reżistenza interna tal-batterija.
3. Degradazzjoni tal-Kollezzjonisti u Tab tal-kurrent
L-ossidazzjoni jew il-korrużjoni tal-fojl tal-aluminju \/ tar-ram iwasslu għal żieda fir-reżistenza għall-kuntatt (komuni f'ambjenti ta 'umidità għolja). L-iwweldjar virtwali ta 'punti ta' wweldjar tab jew għeja materjali (bħal f'kundizzjonijiet ta 'vibrazzjoni) jikkawża r-reżistenza lokali biex timmultiplika. Matul l-użu tal-batterija, il-kollettur u t-tabs kurrenti jistgħu jgħaddu minn ossidazzjoni jew korrużjoni minħabba fatturi ambjentali, li jwasslu għal żieda fir-reżistenza għall-kuntatt. Fl-istess ħin, iwweldjar virtwali ta 'punti ta' wweldjar tab jew għeja materjali jista 'wkoll iżid ir-reżistenza lokali.
(Ii) Effett tas-superpożizzjoni tad-difetti fil-proċess
1. Kisi tal-folji tal-elettrodi
Il-varjazzjonijiet fid-densità tal-areal (± 5% jew aktar) iwasslu għal distribuzzjoni kurrenti irregolari u żieda sinifikanti fir-reżistenza tal-polarizzazzjoni lokali. Jekk il-kisi ta 'folji ta' l-elettrodi huwa irregolari, dan jirriżulta f'distribuzzjoni ta 'kurrent irregolari ġewwa l-batterija, b'ċerti żoni li għandhom densitajiet ta' kurrent eċċessivament għoljin, u b'hekk jikkawżaw żieda fir-reżistenza tal-polarizzazzjoni lokali.
2.Żbalji fi proċessi ta 'stivar \/ stralċ
L-allinjament ħażin tal-folji tal-elettrodi jwassal għal kuntatt tat-tarf tal-burr, li jżid ir-riskju ta 'ċirkwiti ta' mikro-short u impedenza addizzjonali. Matul il-manifattura tal-batteriji, jekk hemm żbalji fil-proċess ta 'stivar jew stralċ, jista' jikkawża allinjament ħażin ta 'folji ta' elettrodi, li jwassal għal kuntatt ta 'Burr tat-tarf, li jżid ir-riskju ta' ċirkwiti ta 'mikro-short u impedenza addizzjonali.
3.Injezzjoni u tixrib ta 'elettroliti insuffiċjenti
L-elettrolit ma jippenetrax kompletament il-pori tas-separatur (grad ta 'tixrib <90%), li jimblokka l-kanali tal-joni. Jekk l-elettrolit ma jippenetrax kompletament il-pori tas-separatur, se jimblokka l-kanali tal-joni, inaqqas ir-rata tal-migrazzjoni tal-joni tal-litju, u jżid ir-reżistenza interna tal-batterija.
(Iii) L-impatt tal-ambjent tal-użu u l-kundizzjonijiet operattivi
1.Ambjent ta 'temperatura baxxa
Il-konduttività jonika ta 'l-elettrolit tonqos b'aktar minn 50%, u kemm ir-reżistenza ohmika kif ukoll ir-reżistenza għall-polarizzazzjoni jiżdiedu. F'ambjent ta 'temperatura baxxa, il-konduttività jonika ta' l-elettrolit tonqos b'mod sinifikanti, u dan iwassal għal żieda fir-reżistenza ohmika tal-batterija u r-reżistenza għall-polarizzazzjoni.
2.Iċċarġjar ta 'rata għolja u ħatt
Il-polarizzazzjoni tal-konċentrazzjoni tintensifika, il-pjattaforma tal-vultaġġ tiġġarraf, u r-reżistenza interna effettiva tiżdied b'20% - 40%. Meta batterija tgħaddi minn iċċarġjar ta 'rata għolja u ħatt, il-konċentrazzjoni tal-joni ħdejn il-wiċċ tal-elettrodu tinbidel malajr, li twassal għal polarizzazzjoni tal-konċentrazzjoni intensifikata u żieda fir-reżistenza interna effettiva tal-batterija.
3.Xjuħija fit-tul taċ-ċikliżmu
Effetti kumulattivi bħal telf attiv tal-litju u tnaqqis fil-porożità tal-elettrodi jwasslu għal rata ta 'tkabbir tar-reżistenza interna annwali li taqbeż il-5%. Matul l-użu fit-tul taċ-ċikliżmu ta 'batterija, il-litju attiv jnaqqas gradwalment, u l-porożità tal-elettrodi tonqos ukoll. Dawn l-effetti kumulattivi jwasslu għal rata ta 'tkabbir tar-reżistenza interna annwali li taqbeż il-5%.
(Iv) sħana żejda lokali u ħsara strutturali kkawżata minn ċirkwiti qosra
1. Lokali tas-sħana żejda
Il-kurrent kbir iġġenerat waqt ċirkwit qasir iwassal għal żieda qawwija fit-temperatura lokali ġewwa l-batterija. Temperaturi għoljin iħaffu d-degradazzjoni tal-materjali interni tal-batterija, bħal dekompożizzjoni tal-elettroliti u bidliet fl-istruttura tal-materjal tal-elettrodu, u żżid aktar ir-reżistenza interna. Pereżempju, meta batterija tesperjenza ċirkwit qasir, il-post taċ-ċirkwit qasir jiġġenera ammont kbir ta 'sħana, u jikkawża li t-temperatura lokali tiżdied u d-dekompożizzjoni tal-elettroliti, li tifforma saff ta' interface ta 'impedenza għolja u żżid ir-reżistenza interna tal-batterija.
2. Ħsara strutturali
Il-kurrent enormi u s-sħana ġġenerati matul ċirkwit qasir jistgħu jwasslu għal ħsara strutturali ġewwa l-batterija, bħat-tidwib tas-separatur u d-deformazzjoni tal-materjal tal-elettrodu. Dawn il-ħsarat strutturali jaffettwaw direttament il-kanali tat-trasport tal-joni u tal-elettroni tal-batterija, li jwasslu għal żieda sinifikanti fir-reżistenza interna. Pereżempju, it-temperatura għolja ġġenerata matul ċirkwit qasir tista 'ddub is-separatur, u tikkawża kuntatt dirett bejn l-elettrodi pożittivi u negattivi, li tifforma kurrent ta' ċirkwit qasir akbar, u tagħmel ħsara wkoll lill-istruttura tal-materjali tal-elettrodi, u żżid ir-reżistenza interna tal-batterija.
Iv. Konklużjoni
Il-kawżi ta 'żieda fir-reżistenza interna fil-batteriji tal-litju matul ċirkwiti qosra huma b'ħafna aspetti, inklużi kawżi ta' l-għeruq fil-livell tal-materjal, l-effett tas-superpożizzjoni tad-difetti fil-proċess, l-impatt ta 'l-ambjent ta' użu u l-kundizzjonijiet ta 'tħaddim, u sħana żejda lokali u ħsara strutturali kkawżata minn ċirkwiti qosra. Dawn il-fatturi jinteraġixxu ma 'xulxin, li jwasslu b'mod kollettiv għal żieda fir-reżistenza interna fil-batteriji tal-litju waqt ċirkwiti qosra. Li tifhem dawn il-kawżi hija ta 'sinifikat kbir għad-disinn, il-manifattura, l-użu, u l-manutenzjoni tal-batteriji tal-litju. Fl-istadju tad-disinn tal-batterija, għandhom jintgħażlu materjali xierqa u l-parametri tal-proċess ottimizzati biex tnaqqas ir-reżistenza interna tal-batterija. Waqt l-użu tal-batterija, il-batterija għandha tinżamm 'il bogħod minn ambjenti ta' użu ħorox, bħal temperaturi għoljin, temperaturi baxxi, u umdità għolja, u r-rata ta 'ċċarġjar u tħaffir tal-batterija għandha tkun ikkontrollata b'mod raġonevoli biex testendi l-ħajja tas-servizz tal-batterija u tiżgura s-sigurtà tal-batterija. Fl-istess ħin, għal batteriji li diġà esperjenzaw ċirkwit qasir, għandu jitwettaq trattament f'waqtu biex jiġu evitati kwistjonijiet ta 'sigurtà aktar serji. Riċerka futura għandha tkompli tidħol fil-mekkaniżmu ta 'żieda fir-reżistenza interna fil-batteriji tal-litju waqt ċirkwiti qosra u tiżviluppa teknoloġiji ta' ġestjoni u protezzjoni tal-batteriji aktar effettivi biex itejbu l-prestazzjoni u s-sigurtà tal-batterija tal-litju.