動(dòng)力鋰電池內(nèi)阻受原材料性能影響

  1.正負(fù)極活性材料

  鋰電池中正極材料是儲(chǔ)Li一方，更多的決定了鋰電池的性能，正極材料主要通過(guò)包覆與摻雜來(lái)改善顆粒之間的電子傳導(dǎo)能力。如摻雜Ni后增強(qiáng)了P-O鍵的強(qiáng)度，穩(wěn)定了LiFePO4/C的結(jié)構(gòu)，優(yōu)化了晶胞體積，可有效降低正極材料的電荷轉(zhuǎn)移阻抗。

  而通過(guò)電化學(xué)熱耦合模型仿真分析得知在高倍率放電條件下，活化極化特別是負(fù)極活化極化的大幅增加是極化嚴(yán)重的主要原因。減小負(fù)極顆粒粒徑可以有效減小負(fù)極活化極化，當(dāng)負(fù)極固相粒徑減小一半時(shí)，活化極化可降低45%。因此，就電池設(shè)計(jì)而言，正負(fù)極材料本身的改善研究也是必不可少的。

  2.導(dǎo)電劑

  石墨和炭黑因其良好性能，在鋰電池領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。相對(duì)于石墨類導(dǎo)電劑，正極添加炭黑類導(dǎo)電劑的電池倍率性能更優(yōu)，因?yàn)槭悓?dǎo)電劑具有片狀顆粒形貌，大倍率下引起孔隙曲折系數(shù)較大增長(zhǎng)，易出現(xiàn)Li液相擴(kuò)散過(guò)程限制放電容量的現(xiàn)象。而添加了CNTs的電池其內(nèi)阻更小，因?yàn)橄鄬?duì)石墨/炭黑與活性材料的點(diǎn)接觸，纖維狀的碳納米管與活性材料屬于線接觸，可以降低電池的界面阻抗。

  3.集流體

  降低集流體與活性物質(zhì)間的界面電阻，提高兩者之間的粘結(jié)強(qiáng)度是提升鋰電池性能的重要手段。在鋁箔表面涂覆導(dǎo)電碳涂層和對(duì)鋁箔進(jìn)行電暈處理可有效降低電池的界面阻抗。相較普調(diào)鋁箔，使用涂碳鋁箔可以使電池的內(nèi)阻降低65%左右，且可降低電池在使用過(guò)程中內(nèi)阻的增幅。

  經(jīng)電暈處理的鋁箔交流內(nèi)阻可降低20%左右，在常使用的20%——90%SOC區(qū)間內(nèi)，直流內(nèi)阻整體偏小且隨放電深度的增加，其增幅逐漸較小。

  4.隔膜

  電池內(nèi)部的離子傳導(dǎo)需依賴電解液中Li離子通過(guò)隔膜多孔的擴(kuò)散，隔膜的吸液潤(rùn)濕能力是形成良好離子流動(dòng)通道的關(guān)鍵，當(dāng)隔膜具有更高的吸液率和多孔結(jié)構(gòu)時(shí)，能提升導(dǎo)電性減小電池阻抗，提高電池的倍率性能。相較普通基膜，陶瓷隔膜和涂膠隔膜不但能大幅提高隔膜的高溫耐收縮性，而且可增強(qiáng)隔膜的吸液潤(rùn)濕能力，在PP隔膜上增加SiO2陶瓷涂層，可使隔膜的吸液量增加17%。在PP/PE復(fù)合隔膜上涂覆1μm的PVDF-HFP，隔膜吸液率由70%增加到82%，電芯內(nèi)阻下降20%以上。