Какие факторы влияют на внутреннее сопротивление литий-ионных аккумуляторов?

Внутреннее сопротивление литий-ионных аккумуляторов является важнейшим параметром, влияющим на их производительность, эффективность и безопасность. На внутреннее сопротивление литий-ионных аккумуляторов могут влиять несколько факторов:

Температура

Температура является важным фактором, влияющим на внутреннее сопротивление. Более высокие температуры уменьшают внутреннее сопротивление и улучшают характеристики аккумулятора, но они также могут ускорить старение и ухудшить качество аккумулятора. Более низкие температуры увеличивают внутреннее сопротивление и снижают производительность, особенно при низких скоростях зарядки и разрядки.

Состояние заряда (SOC)

Внутреннее сопротивление литий-ионной батареи имеет тенденцию увеличиваться по мере уменьшения состояния заряда (SOC). Особенно это заметно как на очень высоком, так и на очень низком уровне SOC.

Возраст и езда на велосипеде

По мере старения литий-ионных аккумуляторов и прохождения циклов зарядки и разрядки внутреннее сопротивление обычно со временем увеличивается. Такое увеличение часто связано с образованием резистивных слоев на электродах аккумулятора и постепенной потерей емкости.

Химия и электродные материалы

Специфический химический состав литий-ионной батареи и материалы, используемые в ее конструкции, могут существенно повлиять на внутреннее сопротивление. Различные химические вещества (например, фосфат лития-железа, оксид лития-кобальта) имеют разную внутреннюю устойчивость.

Текущий курс

Внутреннее сопротивление зависит от скорости тока, входящего в батарею и выходящего из нее. При более высоких значениях тока внутреннее сопротивление оказывает более выраженное влияние, что приводит к падению напряжения и снижению емкости.

3.2V 20A Низкотемпературная батарея LiFePO4 -40℃ 3C Разрядная емкость ≥70% Температура зарядки: -20~45℃ Температура разрядки: -40~+55℃ пройти тест на иглоукалывание -40℃ максимальная скорость разряда: 3C

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ

Конструкция батареи

Физическая конструкция батареи, включая расположение и толщину материалов электродов, свойства электролита и сепаратора, могут влиять на внутреннее сопротивление.

Состояние здоровья (SOH)

Состояние аккумулятора, которое показывает его общее состояние и производительность по сравнению с исходной емкостью и внутренним сопротивлением, играет роль в определении внутреннего сопротивления.

Перезаряд/Переразряд

Перезарядка или чрезмерная разрядка литий-ионного аккумулятора может увеличить внутреннее сопротивление, вызвать потерю емкости и привести к угрозе безопасности. Встроенные защитные схемы во многих литий-ионных батареях помогают снизить эти риски.

Качество производства

Качество изготовления аккумуляторов, включая точность покрытия электродов, постоянство толщины сепаратора и чистоту производственной среды, может влиять на внутреннее сопротивление.

Факторы окружающей среды

Воздействие экстремальных условий окружающей среды, таких как высокая влажность или агрессивные химические вещества, может повлиять на внутреннее сопротивление, повредив компоненты батареи.

Низкотемпературный прочный полимерный аккумулятор для ноутбука с высокой плотностью энергии Спецификация аккумулятора: 11,1 В 7800 мАч -40 ℃ 0,2 C разрядная емкость ≥80% Пыленепроницаемый, устойчивый к падению, антикоррозийный, антиэлектромагнитный

ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ

Условия хранения

Длительное хранение литий-ионных аккумуляторов в условиях высокой температуры или высокой влажности может привести к увеличению внутреннего сопротивления и потере емкости.

Понимание и мониторинг внутреннего сопротивления литий-ионных батарей имеет решающее значение для оценки их состояния и прогнозирования производительности. Высокое внутреннее сопротивление может привести к провалу напряжения, снижению емкости и повышенному выделению тепла, что может ограничить эффективность и срок службы батареи. Системы управления батареями (BMS) часто используются для мониторинга и управления этими факторами, чтобы обеспечить безопасную и эффективную работу батарей.

Структурный дизайн

Структурное проектирование в контексте литий-ионных аккумуляторов относится к инженерным и проектным соображениям, связанным с физической конструкцией аккумуляторных элементов и блоков. Основная цель структурного проектирования литий-ионных аккумуляторов — обеспечить безопасность, надежность и производительность аккумулятора при одновременном учете конкретных требований применения. Вот некоторые ключевые аспекты структурного проектирования литий-ионных аккумуляторов:

Конфигурация ячейки

Структурное проектирование начинается с определения расположения и ориентации отдельных аккумуляторных элементов внутри блока. Факторы, которые следует учитывать, включают форму, размер и конфигурацию укладки ячеек. Проект должен оптимизировать использование пространства, охлаждение и управление температурным режимом.

Управление температурным режимом

Правильное управление температурным режимом имеет решающее значение для предотвращения перегрева и выхода из строя литий-ионных батарей. Конструкция может включать охлаждающие каналы, радиаторы или материалы с фазовым переходом для рассеивания тепла, образующегося во время зарядки и разрядки.

Механическая поддержка

Структурные элементы, такие как рамы, кронштейны и материалы корпуса, используются для механической поддержки и защиты ячеек. Эти компоненты должны быть спроектированы так, чтобы выдерживать механические нагрузки, такие как вибрации, удары и давление.

Герметизация и изоляция

Герметизация необходима для предотвращения попадания влаги или загрязнений в аккумуляторный блок. Кроме того, может потребоваться надлежащая изоляция для предотвращения коротких замыканий и повышения безопасности.

Электрические соединения

Конструкция электрических соединений и проводящих материалов внутри аккумуляторной батареи имеет решающее значение для эффективной передачи энергии и минимизации электрического сопротивления.

Балансировка ячеек

В многоячеечных аккумуляторных блоках балансировка ячеек необходима для обеспечения равномерного заряда и разряда отдельных ячеек. Для достижения этой цели в конструкцию может быть включена схема балансировки ячеек.

Функции безопасности

Структурный проект должен включать в себя элементы безопасности, такие как предохранительные клапаны и термопредохранители, чтобы снизить риск возникновения избыточного давления или тепловых событий.

Структурное проектирование литий-ионных аккумуляторов — это междисциплинарная работа, в которой участвуют инженеры-электрики, инженеры-механики, ученые-материаловеды и эксперты по безопасности. При проектировании необходимо уделять первоочередное внимание безопасности, эффективности и надежности, одновременно удовлетворяя конкретные потребности приложения, будь то бытовая электроника, электромобили или сетевое хранилище энергии. Эволюция технологии литий-ионных аккумуляторов продолжает стимулировать инновации в структурном проектировании для повышения производительности и безопасности.

Сырье

Литий-ионные аккумуляторы, обычно используемые в различных приложениях, включая бытовую электронику, электромобили и накопители энергии, состоят из нескольких ключевых сырьевых материалов. Эти материалы имеют решающее значение для функционирования и производительности аккумулятора. Вот основное сырье, используемое при производстве литий-ионных аккумуляторов:

Катодные материалы

Литиевые соединения Катодные материалы в литий-ионных батареях обычно включают оксид лития-кобальта (LiCoO2), фосфат лития-железа (LiFePO4), оксид лития-марганца (LiMn2O4) и оксид лития-никобальта-марганца (LiNiCoMnO2). Эти соединения лития накапливают и выделяют ионы лития во время циклов зарядки и разрядки.

Анодные материалы

Графит Графит обычно используется в качестве материала анода в литий-ионных батареях. Он служит хозяином для ионов лития во время зарядки, позволяя им интеркалироваться (входить в структуру и выходить из нее). В некоторых новых конструкциях используются кремниевые аноды для увеличения плотности энергии.

Электролит

Соль лития. Электролит представляет собой соль лития, растворенную в растворителе, обычно в смеси этиленкарбоната (EC) и диметилкарбоната (DMC). Обычные соли лития включают гексафторфосфат лития (LiPF6), перхлорат лития (LiClO4) и тетрафторборат лития (LiBF4).

Разделитель

Полимерные материалы Сепаратор представляет собой тонкую пористую мембрану, которая удерживает катод и анод от прямого контакта, предотвращая короткое замыкание и одновременно позволяя проходить ионам лития. Для сепараторов обычно используются полимерные материалы, такие как полиэтилен (ПЭ) или полипропилен (ПП).

Электродные связующие

Полимерные связующие Для удержания активных материалов и проводящих добавок на электроде используются полимерные связующие, такие как поливинилиденфторид (ПВДФ).

Фактор процесса

Факторы процесса в контексте производства и промышленных процессов относятся к переменным и условиям, которые могут повлиять на результат, качество, эффективность и производительность конкретного процесса. Эти факторы могут включать физические, химические, экологические и эксплуатационные переменные. Выявление и контроль технологических факторов необходимы для достижения последовательных и желаемых результатов в различных отраслях. Вот некоторые общие факторы процесса:

Температура

Температура процесса может существенно влиять на химические реакции, свойства материалов и общую эффективность процесса. Контроль и поддержание правильной температуры имеет решающее значение во многих производственных и химических процессах.

Давление

Давление может влиять на фазовые изменения, химические реакции и поведение газов и жидкостей. Это особенно важно в таких процессах, как дистилляция, химический синтез и производство компонентов под давлением.

Скорость потока

Скорость, с которой материалы или жидкости перемещаются в процессе, влияет на эффективность процесса и может влиять на смешивание, реакции и разделение компонентов.

Время

Продолжительность процесса или время реакции является решающим фактором в химических процессах и производстве. Количество времени, которое вещество проводит в процессе, может повлиять на степень химических реакций и качество конечного продукта.

Концентрация

Концентрация реагентов или компонентов в процессе может влиять на скорость и масштаб химических реакций. Поддержание правильной концентрации жизненно важно для обеспечения стабильного качества продукции.

Управление и оптимизация технологических факторов необходимы отраслям для обеспечения качества продукции, эффективности процессов и безопасности. Часто это предполагает непрерывный мониторинг, контроль процессов и корректировки на основе данных и анализа в реальном времени.