I. Cyflwyniad
Mae batris lithiwm, fel dyfais storio ynni pwysig, wedi'u cymhwyso'n helaeth yn y gymdeithas fodern, megis mewn cerbydau trydan a dyfeisiau electronig cludadwy. Fodd bynnag, gall batris lithiwm brofi cylchedau byr wrth eu defnyddio, sydd nid yn unig yn effeithio ar berfformiad batri ond a all hefyd sbarduno materion diogelwch difrifol, fel tanau a ffrwydradau. Gwrthiant mewnol yw un o'r dangosyddion allweddol ar gyfer mesur perfformiad batri lithiwm. Mae cynnydd mewn ymwrthedd mewnol yn arwain at ostyngiad yn y capasiti rhyddhau batri, gostyngiad yn y gallu, a bywyd gwasanaeth byrrach. Felly, mae gan astudio achosion gwrthiant mewnol mewn batris lithiwm yn ystod cylchedau byr arwyddocâd damcaniaethol ac ymarferol pwysig.
II. Cyfansoddiad gwrthiant mewnol batri lithiwm
Mae ymwrthedd mewnol batri lithiwm yn bennaf yn cynnwys ymwrthedd ohmig ac ymwrthedd polareiddio. Mae gwrthiant ohmig yn cynnwys gwrthiant yr electrodau eu hunain, gwrthiant yr hydoddiant electrolyt, yr ymwrthedd y mae ïonau yn dod ar ei draws yn pasio trwy ficroporau'r gwahanydd, a'r ymwrthedd cyswllt rhwng yr electrodau positif\/negyddol a'r gwahanydd. Gwrthiant polareiddio yw'r ymwrthedd dargludol a ffurfiwyd oherwydd polareiddio electrod yn ystod gwefru a rhyddhau batri, gan gynnwys polareiddio electrocemegol a pholareiddio canolbwyntio. Mae polareiddio electrocemegol yn cael ei achosi gan sluggishness adweithiau electrod, tra bod polareiddio crynodiad yn cael ei achosi gan newidiadau mewn crynodiad ïon ger wyneb yr electrod.
Iii. Dadansoddiad o achosion gwrthiant mewnol cynnydd mewn batris lithiwm yn ystod cylchedau byr
(I) Achosion Gwreiddiau Lefel Deunydd
1.Degradation deunyddiau gweithredol cadarnhaol a negyddol
Positive electrode materials (such as NCM, LFP) may experience a decrease in electronic conductivity due to the dissolution of transition metals or structural collapse. For example, during the long-term cycling of a battery, transition metal ions in the positive electrode material may dissolve into the electrolyte, leading to structural changes in the positive electrode material and a reduction in its electronic conductivity. Negative electrode graphite may increase lithium ion migration resistance due to the growth of lithium dendrites or an excessively thick SEI film (>100 nm). Gall twf dendrites lithiwm bwnio’r gwahanydd, gan achosi cylched fer batri, tra gall ffilm SEI rhy drwchus rwystro ymfudiad ïon lithiwm a chynyddu gwrthiant mewnol batri.
Materion Heneiddio a Rhyngwyneb Eelectrolyte
Mae cynhyrchion dadelfennu electrolyt (fel LIF, li₂co₃) yn cronni ar wyneb yr electrod, gan ffurfio haen rhyngwyneb rhwystriant uchel. O dan amodau tymheredd uchel neu ordaliad, mae gludedd electrolyt yn cynyddu, ac mae effeithlonrwydd cludo ïon lithiwm yn lleihau. Er enghraifft, pan fydd batri mewn amgylchedd tymheredd uchel, mae gludedd yr electrolyt yn cynyddu, ac mae cyfradd mudo ïonau lithiwm yn arafu, gan arwain at gynnydd mewn gwrthiant mewnol batri.
Casglwr a diraddio tab 3.Current
Mae ocsidiad neu gyrydiad ffoil alwminiwm\/copr yn arwain at gynnydd mewn ymwrthedd cyswllt (sy'n gyffredin mewn amgylcheddau hiwmor uchel). Mae weldio rhithwir pwyntiau weldio tab neu flinder materol (megis o dan amodau dirgryniad) yn achosi i wrthwynebiad lleol luosi. Yn ystod y defnydd o fatri, gall y casglwr a'r tabiau cyfredol gael ocsidiad neu gyrydiad oherwydd ffactorau amgylcheddol, gan arwain at gynnydd mewn ymwrthedd cyswllt. Ar yr un pryd, gall weldio rhithwir pwyntiau weldio tab neu flinder deunydd hefyd gynyddu gwrthiant lleol.
(Ii) Effaith arosodiad diffygion proses
Gorchudd 1.uneven o daflenni electrod
Mae amrywiadau yn nwysedd areal (± 5% neu fwy) yn arwain at ddosbarthiad cyfredol anwastad a chynnydd sylweddol mewn ymwrthedd polareiddio lleol. Os yw cotio taflenni electrod yn anwastad, bydd yn arwain at ddosbarthiad cyfredol anwastad y tu mewn i'r batri, gyda rhai ardaloedd â dwysedd cyfredol rhy uchel, a thrwy hynny achosi cynnydd mewn ymwrthedd polareiddio lleol.
2.Gwallau mewn prosesau pentyrru\/troellog
Mae camlinio cynfasau electrod yn arwain at gyswllt burr ymyl, gan gynyddu'r risg o gylchedau micro-fer a rhwystriant ychwanegol. Yn ystod gweithgynhyrchu batri, os oes gwallau yn y broses bentyrru neu weindio, gallai achosi camlinio taflenni electrod, gan arwain at gyswllt burr ymyl, gan gynyddu'r risg o gylchedau micro-fyr a rhwystriant ychwanegol.
3.Chwistrelliad a gwlychu electrolyt annigonol
Nid yw'r electrolyt yn treiddio'n llawn y pores gwahanydd (gradd gwlychu <90%), gan rwystro sianeli ïon. Os nad yw'r electrolyt yn treiddio'n llawn y pores gwahanydd, bydd yn blocio sianeli ïon, yn arafu cyfradd mudo ïonau lithiwm, ac yn cynyddu ymwrthedd mewnol batri.
(Iii) Effaith yr amgylchedd defnydd ac amodau gweithredu
1.Amgylchedd tymheredd isel
Mae dargludedd ïonig yr electrolyt yn gostwng mwy na 50%, ac mae ymwrthedd ohmig a gwrthiant polareiddio yn cynyddu. Mewn amgylchedd tymheredd isel, mae dargludedd ïonig yr electrolyt yn gostwng yn sylweddol, gan arwain at gynnydd mewn ymwrthedd ohmig batri ac ymwrthedd polareiddio.
2.Codi tâl a rhyddhau cyfradd uchel
Mae polareiddio crynodiad yn dwysáu, mae'r platfform foltedd yn cwympo, ac mae gwrthiant mewnol effeithiol yn cynyddu 20% - 40%. Pan fydd batri yn cael gwefru a rhyddhau cyfradd uchel, mae'r crynodiad ïon ger wyneb yr electrod yn newid yn gyflym, gan arwain at bolareiddio crynodiad dwys a chynnydd mewn ymwrthedd mewnol effeithiol batri yn effeithiol.
3.Beicio tymor hir yn heneiddio
Mae effeithiau cronnus fel colli lithiwm gweithredol a gostyngiad mewn mandylledd electrod yn arwain at gyfradd twf gwrthiant mewnol blynyddol sy'n fwy na 5%. Yn ystod y beicio tymor hir o fatri, mae lithiwm gweithredol yn disbyddu'n raddol, ac mae mandylledd electrod hefyd yn lleihau. Mae'r effeithiau cronnus hyn yn arwain at gyfradd twf gwrthiant mewnol blynyddol sy'n fwy na 5%.
(Iv) gorboethi lleol a difrod strwythurol a achosir gan gylchedau byr
Gorboethi 1.local
Mae'r cerrynt mawr a gynhyrchir yn ystod cylched fer yn arwain at gynnydd sydyn yn y tymheredd lleol y tu mewn i'r batri. Mae tymereddau uchel yn cyflymu diraddiad deunyddiau mewnol batri, megis dadelfennu electrolyt a newidiadau yn strwythur deunydd electrod, gan gynyddu ymwrthedd mewnol ymhellach. Er enghraifft, pan fydd batri yn profi cylched fer, mae'r lleoliad cylched byr yn cynhyrchu llawer iawn o wres, gan beri i'r tymheredd lleol godi a dadelfennu electrolyt, gan ffurfio haen rhyngwyneb rhwystriant uchel a chynyddu ymwrthedd mewnol batri.
2. difrod strwythurol
Gall y cerrynt a'r gwres enfawr a gynhyrchir yn ystod cylched fer arwain at ddifrod strwythurol y tu mewn i'r batri, fel toddi gwahanydd ac anffurfiad deunydd electrod. Mae'r iawndal strwythurol hyn yn effeithio'n uniongyrchol ar sianeli cludo ïon ac electronau'r batri, gan arwain at gynnydd sylweddol mewn gwrthiant mewnol. Er enghraifft, gall y tymheredd uchel a gynhyrchir yn ystod cylched fer doddi'r gwahanydd, gan achosi cyswllt uniongyrchol rhwng yr electrodau positif a negyddol, gan ffurfio cerrynt cylched fer mwy, a hefyd niweidio strwythur y deunyddiau electrod, cynyddu gwrthiant mewnol batri.
Iv. Nghasgliad
Mae achosion gwrthiant mewnol yn cynyddu mewn batris lithiwm yn ystod cylchedau byr yn amlochrog, gan gynnwys achosion sylfaenol ar lefel deunydd, effaith arosodiad diffygion proses, effaith amgylchedd defnydd ac amodau gweithredu, a gorboethi lleol a difrod strwythurol a achosir gan gylchedau byr. Mae'r ffactorau hyn yn rhyngweithio â'i gilydd, gan arwain gyda'i gilydd at gynnydd mewn ymwrthedd mewnol mewn batris lithiwm yn ystod cylchedau byr. Mae deall yr achosion hyn yn arwyddocâd mawr i ddylunio, gweithgynhyrchu, defnyddio a chynnal batris lithiwm. Yn y cam dylunio batri, dylid dewis deunyddiau priodol a phrosesu paramedrau wedi'u optimeiddio i leihau gwrthiant mewnol batri. Yn ystod y defnydd o fatri, dylid cadw'r batri i ffwrdd o amgylcheddau defnydd llym, megis tymereddau uchel, tymereddau isel, a lleithder uchel, a dylid rheoli cyfradd codi tâl a rhyddhau'r batri yn rhesymol i ymestyn oes gwasanaeth batri a sicrhau diogelwch batri. Ar yr un pryd, ar gyfer batris sydd eisoes wedi profi cylched fer, dylid cynnal triniaeth amserol er mwyn osgoi sbarduno materion diogelwch mwy difrifol. Dylai ymchwil yn y dyfodol ymchwilio ymhellach i fecanwaith cynnydd ymwrthedd mewnol mewn batris lithiwm yn ystod cylchedau byr a datblygu technolegau rheoli batri ac amddiffyn mwy effeithiol i wella perfformiad a diogelwch batri lithiwm.