电芯内阻-欧姆内阻/电荷转移极化内阻/浓差极化内阻

聊到电芯性能,内阻是个绕不开的指标。那么电芯内阻由哪些部分组成呢?带着疑惑来看今天的内容。

一.欧姆内阻

欧姆内阻是符合欧姆定律的电阻,直流脉冲加载的瞬间就会体现,没有滞后性,来源是电子和离子的欧姆传导阻力,和电流大小基本无关,随温度升高而降低。它分为两条传导路径的阻力:

1.电子传导支路

包括正负极集流体(铝箔、铜箔)的本体面电阻;活性物质颗粒间、活性物质与集流体的接触电阻;极耳本体电阻;极耳与集流体的焊接接触电阻;极耳与顶盖 / 极柱的结构连接电阻;壳体本身的电阻。其中,集流体的电流路径长度、极耳连接方式,是受封装形式影响最大的部分。

2.离子传导之路

包括电解液本体的离子电阻(由电解液电导率、填充量决定);隔膜孔隙内的电解液离子电阻(受隔膜厚度、孔隙率、曲折度影响);极片内部孔隙的电解液传导阻力。这部分主要由材料体系决定,封装形式的影响相对间接。

.电荷转移极化内阻

电荷转移阻抗(Rct)属于活化极化,是锂离子在电极 / 电解液界面发生脱嵌、电荷转移时需要克服的反应能垒,对应电化学阻抗谱(EIS)里的中频半圆。

说白了,就是电子传到界面了,但化学反应速率跟不上,产生了额外的电位差。它的大小主要取决于电极材料本征活性、有效反应界面面积、SEI/CEI 膜的状态。

三.浓差极化内阻

浓差极化阻抗(Rdiff)是锂离子在活性物质体相、极片孔隙电解液中扩散传质的阻力,对应 EIS 的低频斜线区域。

大电流放电时,电极表面的锂离子快速消耗,体相锂离子来不及扩散补充,就会形成浓度梯度,产生附加极化。电流越大、极片越厚,浓差极化越显著。高倍率、低温场景下,这部分是内阻占比极高。

小结:

电芯内阻是电子传导、离子迁移、界面反应、物质扩散多个过程阻力的叠加,不同封装形式的电芯,因为结构设计、电流路径、极片形态的差异,内阻的构成和量级差异非常大。