锂电池内阻偏大的原因分析

影响电池内阻的因素包括离子电阻、电子电阻和接触电阻:

一、离子电阻

电解液电导率、极片孔隙率、隔膜孔隙率等;
(1)电解液配方不当(如锂盐浓度过低、溶剂配比不合理)或低温环境下黏度升高,均会降低离子迁移速率。电解液的量太少,也会导致活性物质与电解液接触不良,内阻变大。
(2)极片压实密度过高,过度压实会减少电极孔隙,限制电解液浸润。
(极片是否过压可以通过观察极片是否脆片、做电镜查看材料是否被破碎、估算极片孔隙率等方法来判断。其中极片孔隙率是判断极片吸液量、吸液速率的一项重要指标,对电池性能产生直接影响。)
(3)隔膜孔隙率低或厚度过大会增加锂离子迁移阻力。隔膜污染或老化,杂质堵塞孔隙,或高温导致隔膜收缩/熔化,阻碍离子传输。(隔膜孔隙率是隔膜物性测试的一个重要指标)

二、电子电阻

极片电阻率、集流体厚度等;
(1)正极/负极材料导电性差 例如,磷酸铁锂(LiFePO₄)正极材料的本征导电性较低,若未充分包覆碳或掺杂改性,会导致电子传输阻力增大。
(2)电极材料颗粒尺寸过大会延长锂离子扩散路径;孔隙率不足会阻碍电解液浸润,增加离子迁移阻力。
(3)导电剂(如炭黑)用量不足或分散不均匀,导致电极内部电子传导网络不完善。
以上材料、压实密度、导电剂的使用量、集流体的选择,最终都会表现在极片上。一般锂电池公司会测试极片电阻,判定极片内阻的高低。

极片辊压前以及辊压不同压力后的极片电阻趋势

三、接触电阻

活性物质与集流体、集流体与极耳之间的焊接。

(1)活性物质与集流体之间接触内阻大,一般可以使用涂炭铜铝箔来增加导电性。
(2)极耳与集流体(如铝箔/铜箔)焊接不牢,增加接触电阻。
(3)电芯内部压力过小(接触不良)或过大(隔膜变形),均会影响内阻。
锂电池内阻偏大的原因涉及到材料、制造工艺、使用条件和老化等多个方面。

如何降低内阻?

可以从以下几个方面去考虑:
(1)优化材料:选择高导电性电极材料,合理设计孔隙结构。
(2)改进工艺:确保电极涂布均匀,控制压实密度,优化焊接质量。
(3)调整电解液:使用高电导率配方,适配宽温范围。
(4)避免滥用:防止过充/过放、高温存储,控制合理充放电倍率。