सिद्धांत और उत्पादन के साथ लिथियम बैटरी के आंतरिक प्रतिरोध के बारे में बात करें

आंतरिक प्रतिरोध लिथियम बैटरी का प्रतिरोध है जब वर्तमान बैटरी के माध्यम से बहती है। परीक्षण विधि के अनुसार, इसे एसी आंतरिक प्रतिरोध और डीसी आंतरिक प्रतिरोध में विभाजित किया जा सकता है। लिथियम आयन बैटरी की गुणवत्ता की पहचान करने के लिए बैटरी का आंतरिक प्रतिरोध एक महत्वपूर्ण पैरामीटर है। बैटरी के बड़े आंतरिक प्रतिरोध से जूल की बड़ी मात्रा उत्पन्न होगी और बैटरी का तापमान बढ़ने का कारण होगा, जिसके परिणामस्वरूप बैटरी डिस्चार्ज कार्य वोल्टेज में कमी होगी, जिससे डिस्चार्ज समय कम होगा, और बैटरी के प्रदर्शन और जीवन को प्रभावित होगा। गंभीर प्रभाव का कारण। लिथियम बैटरी के विद्युत रासायनिक प्रदर्शन को सत्यापित करने के लिए परीक्षण में आंतरिक प्रतिरोध भी एक महत्वपूर्ण पैरामीटर है। लिथियम बैटरी के आंतरिक प्रतिरोध को प्रभावित करने वाले कारकों के साथ साझा करने के लिए लिथियम बैटरी की सामग्री और प्रक्रियाओं को मिलाएं।

आम तौर पर, बैटरी आंतरिक प्रतिरोध को ओममिक आंतरिक प्रतिरोध और ध्रुवीकरण आंतरिक प्रतिरोध में विभाजित किया जाता है। ओममिक आंतरिक प्रतिरोध इलेक्ट्रोड सामग्री, इलेक्ट्रोलाइट, डायाफ्राम प्रतिरोध और विभिन्न भागों के संपर्क प्रतिरोध से बना है। ध्रुवीकरण आंतरिक प्रतिरोध विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया के दौरान ध्रुवीकरण के कारण होने वाले प्रतिरोध को संदर्भित करता है, जिसमें विद्युत रासायनिक ध्रुवीकरण आंतरिक प्रतिरोध और एकाग्रता ध्रुवीकरण आंतरिक प्रतिरोध शामिल है। बैटरी का ओमिक आंतरिक प्रतिरोध बैटरी की कुल चालकता से निर्धारित होता है, और बैटरी का ध्रुवीकरण आंतरिक प्रतिरोध इलेक्ट्रोड सक्रिय सामग्री में लिथियम आयनों के ठोस चरण प्रसार गुणांक द्वारा निर्धारित होता है।

ओमिक प्रतिरोध

ओमिक प्रतिरोध को मुख्य रूप से तीन भागों में विभाजित किया जाता है, एक है आयन प्रतिरोध, दूसरा है इलेक्ट्रॉनिक प्रतिरोध और तीसरा है संपर्क प्रतिरोध। हमें उम्मीद है कि लिथियम बैटरी का आंतरिक प्रतिरोध जितना संभव हो उतना छोटा है, इसलिए हमें इन तीन वस्तुओं के लिए ओमिक आंतरिक प्रतिरोध को कम करने के लिए विशिष्ट उपाय करने की आवश्यकता है।

1. मैं प्रतिबाधा

लिथियम बैटरी आयन प्रतिरोध बैटरी में लिथियम आयनों के प्रतिरोध को संदर्भित करता है। लिथियम बैटरी में, लिथियम आयन प्रवासन गति और इलेक्ट्रॉन चालन गति एक समान रूप से महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है, और आयन प्रतिरोध मुख्य रूप से सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री, विभाजक और इलेक्ट्रोलाइट से प्रभावित होता है। आयन प्रतिबाधा को कम करने के लिए, आपको निम्न कार्य करने की आवश्यकता है:

The सुनिश्चित करें कि सकारात्मक और नकारात्मक सामग्री और इलेक्ट्रोलाइट में अच्छी wettability हो।

पोल के टुकड़े को डिजाइन करते समय एक उपयुक्त संघनन घनत्व का चयन करना आवश्यक है। यदि संघनन घनत्व बहुत बड़ा है, तो इलेक्ट्रोलाइट घुसपैठ करना आसान नहीं है, जो आयन प्रतिरोध को बढ़ाएगा। नकारात्मक ध्रुव के टुकड़े के लिए, यदि पहले चार्ज और डिस्चार्ज के दौरान सक्रिय सामग्री की सतह पर गठित एसईआई फिल्म बहुत मोटी है, तो यह आयन प्रतिरोध को भी बढ़ाएगा। इस समय, इसे हल करने के लिए बैटरी बनाने की प्रक्रिया को समायोजित करना आवश्यक है।

इलेक्ट्रोलाइट का प्रभाव

इलेक्ट्रोलाइट में उपयुक्त एकाग्रता, चिपचिपाहट और चालकता होना चाहिए। जब इलेक्ट्रोलाइट चिपचिपापन बहुत अधिक है, तो यह सकारात्मक और नकारात्मक सक्रिय सामग्रियों के बीच घुसपैठ के लिए अनुकूल नहीं है। इसी समय, इलेक्ट्रोलाइट को भी कम एकाग्रता की आवश्यकता होती है, बहुत अधिक एकाग्रता भी इसके प्रवाह और घुसपैठ के लिए अनुकूल नहीं है। इलेक्ट्रोलाइट की चालकता आयन प्रतिरोध को प्रभावित करने वाला सबसे महत्वपूर्ण कारक है, जो आयनों के प्रवास को निर्धारित करता है।

आयन प्रतिबाधा पर डायाफ्राम का प्रभाव

आयन प्रतिरोध पर डायाफ्राम के मुख्य प्रेरक कारक हैं: डायाफ्राम, डायाफ्राम क्षेत्र, मोटाई, ताकना आकार, सरंध्रता और tortuosity गुणांक में इलेक्ट्रोलाइट वितरण। सिरेमिक डायाफ्राम के लिए, सिरेमिक कणों को डायाफ्राम के छिद्रों को अवरुद्ध करने से रोकना भी आवश्यक है, जो आयनों के पारित होने के लिए अनुकूल नहीं है। यह सुनिश्चित करते हुए कि इलेक्ट्रोलाइट पूरी तरह से डायाफ्राम में घुसपैठ कर रहा है, इसमें कोई अतिरिक्त इलेक्ट्रोलाइट शेष नहीं होना चाहिए, जो इलेक्ट्रोलाइट की उपयोग दक्षता को कम करता है।

2. इलेक्ट्रॉनिक प्रतिबाधा

इलेक्ट्रॉनिक प्रतिबाधा के कई प्रभावशाली कारक हैं, जिन्हें सामग्री और प्रक्रियाओं जैसे पहलुओं से सुधारा जा सकता है।

Os पॉजिटिव और नेगेटिव पोल प्लेट

सकारात्मक और नकारात्मक प्लेटों के इलेक्ट्रॉनिक प्रतिबाधा को प्रभावित करने वाले मुख्य कारक हैं: सक्रिय सामग्री और वर्तमान कलेक्टर के बीच संपर्क, स्वयं सक्रिय सामग्री के कारक और प्लेट के पैरामीटर। सक्रिय सामग्री को वर्तमान कलेक्टर सतह से पूरी तरह से संपर्क करना चाहिए, जिसे वर्तमान कलेक्टर तांबा पन्नी, एल्यूमीनियम पन्नी बेस सामग्री, और सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड पेस्ट के आसंजन से माना जा सकता है। जीवित सामग्री की छिद्र, कणों की सतह पर उप-उत्पादों, और प्रवाहकीय एजेंट के साथ असमान मिश्रण सभी इलेक्ट्रॉनिक प्रतिबाधा में परिवर्तन का कारण बन सकते हैं। ध्रुवीय प्लेट पैरामीटर जैसे कि जीवित पदार्थ का घनत्व बहुत छोटा है, कणों के बीच का अंतर बहुत बड़ा है, जो इलेक्ट्रॉन चालन के लिए अनुकूल नहीं है।

Ag डायाफ्राम

डायाफ्राम के इलेक्ट्रॉनिक प्रतिबाधा को प्रभावित करने वाले मुख्य कारक हैं: प्रभारी और निर्वहन प्रक्रिया में डायाफ्राम मोटाई, छिद्र, और उप-उत्पाद। पहले दो को समझना आसान है। बैटरी के डिसैम्बल्ड होने के बाद, सेपरेटर पर अक्सर ब्राउन मटेरियल की एक मोटी परत पाई जाती है, जिसमें ग्रेफाइट निगेटिव इलेक्ट्रोड और उसकी प्रतिक्रिया बाय-प्रोडक्ट्स होती है, जो सेपरेटर के छेद को ब्लॉक कर देगा और बैटरी की लाइफ को कम कर देगा।

Ate वर्तमान कलेक्टर सब्सट्रेट

वर्तमान कलेक्टर की सामग्री, मोटाई, चौड़ाई और टैब के साथ संपर्क की डिग्री सभी इलेक्ट्रॉनिक प्रतिबाधा को प्रभावित करते हैं। वर्तमान कलेक्टर को एक सब्सट्रेट चुनने की आवश्यकता है जो ऑक्सीकरण और पारित नहीं होता है, अन्यथा यह प्रतिबाधा को प्रभावित करेगा। तांबे और एल्यूमीनियम पन्नी और टैब के बीच खराब वेल्डिंग भी इलेक्ट्रॉनिक प्रतिबाधा को प्रभावित करेगा।

3. संपर्क प्रतिरोध

संपर्क प्रतिरोध तांबे और एल्यूमीनियम पन्नी और सक्रिय सामग्री के बीच संपर्क के बीच बनता है, और सकारात्मक और नकारात्मक घोल के आसंजन पर ध्यान देना आवश्यक है।

ध्रुवीकृत आंतरिक प्रतिरोध

जब वर्तमान इलेक्ट्रोड से गुजरता है, तो यह घटना कि इलेक्ट्रोड की क्षमता संतुलन इलेक्ट्रोड क्षमता से विचलित हो जाती है, जिसे इलेक्ट्रोड ध्रुवीकरण कहा जाता है। ध्रुवीकरण में ओमिक ध्रुवीकरण, विद्युत रासायनिक ध्रुवीकरण और एकाग्रता ध्रुवीकरण शामिल है, जैसा कि चित्र 1 में दिखाया गया है। ध्रुवीकरण प्रतिरोध विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया के दौरान बैटरी के सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड के ध्रुवीकरण के कारण आंतरिक प्रतिरोध को संदर्भित करता है। यह बैटरी की आंतरिक स्थिरता को प्रतिबिंबित कर सकता है, लेकिन यह ऑपरेशन और विधि के प्रभाव के कारण उत्पादन के लिए उपयुक्त नहीं है। आंतरिक ध्रुवीकरण प्रतिरोध स्थिर नहीं है, और यह चार्जिंग और डिस्चार्जिंग प्रक्रिया के दौरान समय के साथ बदलता है। इसका कारण यह है कि सक्रिय सामग्री की संरचना, इलेक्ट्रोलाइट की एकाग्रता और तापमान लगातार बदल रहे हैं। ओमिक आंतरिक प्रतिरोध ओहम जीजी के कानून का पालन करता है, और ध्रुवीकरण आंतरिक प्रतिरोध वर्तमान घनत्व में वृद्धि के साथ बढ़ता है, लेकिन यह एक रैखिक संबंध नहीं है। यह अक्सर रैखिक रूप से बढ़ता है क्योंकि वर्तमान घनत्व का लघुगणक बढ़ता है।

सामान्यतया, बैटरी का डीसी आंतरिक प्रतिरोध ध्रुवीकरण आंतरिक प्रतिरोध और ओमिक आंतरिक प्रतिरोध के योग के बराबर होता है। डीसी आंतरिक प्रतिरोध का माप बहुत महत्व रखता है। कई कारक हैं जो ध्रुवीकरण के आंतरिक प्रतिरोध को प्रभावित करते हैं, जैसे चार्ज और डिस्चार्ज दर, परिवेश का तापमान, एसओसी राज्य, इलेक्ट्रोलाइट एकाग्रता और इतने पर। यहां लिथियम आयरन फॉस्फेट बैटरी के आंतरिक प्रतिरोध पर तापमान के प्रभाव का एक उदाहरण है। जिन लोगों को प्रासंगिक साहित्य की आवश्यकता होती है, वे निजी तौर पर FIRSTEK को लिख सकते हैं, जैसा कि नीचे दिए गए आंकड़े में दिखाया गया है:

उद्योग में उपयोग की जाने वाली वर्तमान बैटरी आंतरिक प्रतिरोध माप पद्धति

उद्योग अनुप्रयोगों में, विशेष उपकरणों द्वारा बैटरी आंतरिक प्रतिरोध का सटीक माप किया जाता है। वर्तमान में, उद्योग में प्रयुक्त बैटरी आंतरिक प्रतिरोध माप विधियों में मुख्य रूप से निम्नलिखित दो शामिल हैं:

1. डीसी निर्वहन आंतरिक प्रतिरोध माप विधि

भौतिक सूत्र R=U / I के अनुसार, परीक्षण उपकरण बैटरी को थोड़े समय में (आमतौर पर 2 से 3 सेकंड) (वर्तमान में 40A से 80A की एक बड़ी धारा का आमतौर पर उपयोग किया जाता है) एक बड़ी निरंतर डीसी करंट पास करने के लिए मजबूर करता है। , और बैटरी को इस समय मापा जाता है। वोल्टेज दोनों सिरों पर होता है, और सूत्र के अनुसार वर्तमान बैटरी आंतरिक प्रतिरोध की गणना करता है।

इस माप पद्धति की सटीकता अपेक्षाकृत अधिक है। उचित नियंत्रण के साथ, माप सटीकता त्रुटि को 0.1% के भीतर नियंत्रित किया जा सकता है। लेकिन इस पद्धति में स्पष्ट कमियाँ हैं:

(1) केवल बड़ी क्षमता वाली बैटरी या संचायक को मापा जा सकता है, और छोटी क्षमता की बैटरी 2 से 3 सेकंड के भीतर 40A से 80A की बड़ी धारा को लोड नहीं कर सकती हैं;

(2) जब बैटरी एक बड़े प्रवाह से गुजरती है, तो बैटरी के अंदर के इलेक्ट्रोड ध्रुवीकृत हो जाएंगे, जिसके परिणामस्वरूप ध्रुवीकृत आंतरिक प्रतिरोध होगा। इसलिए, माप समय बहुत कम होना चाहिए, अन्यथा मापा आंतरिक प्रतिरोध में एक बड़ी त्रुटि है;

(3) बैटरी के माध्यम से बहने वाली बड़ी धारा बैटरी के आंतरिक इलेक्ट्रोड को नुकसान पहुंचाएगी।

2. एसी दबाव ड्रॉप आंतरिक प्रतिरोध माप विधि

क्योंकि बैटरी वास्तव में एक सक्रिय अवरोधक के बराबर होती है, हम बैटरी के लिए एक निश्चित आवृत्ति और एक निश्चित धारा लागू करते हैं (वर्तमान में 1kHz आवृत्ति और 50mA छोटे वर्तमान का आमतौर पर उपयोग किया जाता है), और फिर वोल्टेज का नमूना, सुधार, फ़िल्टर किया जाता है, आदि। परिचालन एम्पलीफायर सर्किट के माध्यम से बैटरी के आंतरिक प्रतिरोध की गणना करें। एसी वोल्टेज ड्रॉप आंतरिक प्रतिरोध माप विधि की बैटरी माप समय बेहद कम है, आमतौर पर लगभग 100 मिलीसेकंड।

इस माप पद्धति की सटीकता भी अच्छी है, और माप सटीकता की त्रुटि आम तौर पर 1% और 2% के बीच है।

इस विधि के फायदे और नुकसान:

(1) लगभग सभी बैटरी को एसी वोल्टेज ड्रॉप आंतरिक प्रतिरोध माप पद्धति का उपयोग करके मापा जा सकता है, जिसमें छोटी क्षमता वाली बैटरी भी शामिल हैं। इस पद्धति का उपयोग आमतौर पर लैपटॉप बैटरी कोशिकाओं के आंतरिक प्रतिरोध को मापने के लिए किया जाता है।

(2) एसी वोल्टेज ड्रॉप माप विधि की माप सटीकता तरंग वर्तमान से प्रभावित होने की संभावना है, और हार्मोनिक वर्तमान हस्तक्षेप की संभावना भी है। यह माप उपकरण सर्किट में हस्तक्षेप-विरोधी क्षमता के लिए एक परीक्षण है

(३) इस विधि से बैटरी को बहुत नुकसान नहीं होगा।

(4) एसी वोल्टेज ड्रॉप माप पद्धति की माप सटीकता डीसी डिस्चार्ज आंतरिक प्रतिरोध माप पद्धति जितनी अच्छी नहीं है।