為何鋰離子電池有內(nèi)阻?

鋰離子電池的內(nèi)阻、靜態(tài)內(nèi)阻和工作內(nèi)阻往往是不同的。在不同的環(huán)境中，內(nèi)阻也隨著溫度的變化而變化。影響鋰離子電池內(nèi)阻的因素有什么?

1.鋰離子電池操作流程

為何鋰離子電池有內(nèi)阻?

如圖所示，是鋰離子電池充放電過程的物理模型。藍(lán)色箭頭表示充電，紅色箭頭表示放電。藍(lán)色和綠色的格子結(jié)構(gòu)是正數(shù)據(jù)，黑色的是負(fù)數(shù)據(jù)。目前主流的鋰離子電池，一般按正極數(shù)據(jù)類型命名，磷酸鐵鋰、磷酸錳鋰是正極數(shù)據(jù)類型;負(fù)極石墨材料;正極收集流體鋁箔，負(fù)極收集流體銅箔。

讓我們以放電為例來描述鋰離子電池放電的物理過程。

外部負(fù)載連接后，在電池體外部形成電流路徑。由于正極和負(fù)極之間的電位差，靠近負(fù)極的初級電子流和外部導(dǎo)線向正極移動。負(fù)極周圍鋰離子的濃度新增。來自負(fù)極的電子通過外部電路進(jìn)入正極，與靠近正極的鋰離子結(jié)合，嵌入正極數(shù)據(jù)。正極附近鋰離子的濃度降低。鋰離子的正負(fù)濃度之差。這就完成了電池放電過程的第一步。

隨著鋰離子從負(fù)極在離子濃度差中的提升，空位出現(xiàn)在負(fù)極附近。負(fù)極數(shù)據(jù)中的鋰離子從負(fù)極分離并進(jìn)入電解液。大量鋰離子從電解液中穿過隔膜，自我極向正極運(yùn)動。與鋰離子一起，電子原本以與鋰離子成鍵的形式存在，通過外部電路到達(dá)正極。電池根據(jù)負(fù)載的要開始放電。

充電是放電的相反過程。采用相同的挖、移、埋三個階段。然而，推動這一過程發(fā)展的動力來自充電器，而離子的運(yùn)動方向則是從正極到負(fù)極。這里我就不詳細(xì)講了。

2、鋰離子電池內(nèi)阻組成

了解鋰離子電池的運(yùn)行過程，進(jìn)而了解其阻塞元素的過程，進(jìn)而構(gòu)成鋰離子電池的內(nèi)阻。

電池的內(nèi)阻由歐姆電阻和極化電阻組成。在溫度穩(wěn)定的情況下，歐姆電阻是穩(wěn)定不變的，而極化電阻會隨著影響極化水平的因素而變化。

歐姆電阻重要由電極數(shù)據(jù)、電解液、隔膜電阻和接觸電阻等各部分組成，如收集液與極耳的連接。它與電池的尺寸、結(jié)構(gòu)和連接方式有關(guān)。

極化電阻是在電流加載時出現(xiàn)的，是電池中阻止帶電離子到達(dá)目的地的各種趨勢的總和。極化電阻可分為電化學(xué)極化和濃差極化。當(dāng)電解液中的電化學(xué)反應(yīng)速度不能達(dá)到電子運(yùn)動速度時，就形成了電化學(xué)極化。當(dāng)鋰離子嵌入正極和負(fù)極數(shù)據(jù)中，并以比鋰離子速度更慢的速度進(jìn)入電極時，就會形成濃差極化。

3.鋰離子電池內(nèi)阻的影響因素

由上述過程可以推導(dǎo)出電池內(nèi)阻的影響因素。

3.1額外的元素

溫度和環(huán)境溫度是各種電阻的重要影響因素，特別是鋰離子電池，因為溫度影響電化學(xué)數(shù)據(jù)的活性，直接決定了電化學(xué)反應(yīng)和離子運(yùn)動的速度。