影响液态锂离子电池内阻的主要因素是什么？
来源：宝鄂实业
2019-08-06 08:13
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工艺方面
⑴、正极配料导电剂过少（材料与材料之间导电性不好，因为锂钴本身的导电性非常差）。
⑵、正极配料粘结剂过多（粘结剂一般都是高分子材料，绝缘性能较强）。
⑶、负极配料粘结剂过多（粘结剂一般都是高分子材料，绝缘性能较强）。
⑷、配料分散不均匀。
⑸、配料时粘结剂溶剂不完全。
⑹、涂布拉浆面密度设计过大。
⑺、压实密度太大，辊压过实。
⑻、正极耳焊接不牢，出现虚焊接。
⑼、负极耳焊接或铆接不牢，出现虚焊，脱焊。
⑽、卷绕不紧，卷芯松弛。
⑾、正极耳与壳体焊接不牢固。
⑿、负极极耳与极柱焊接不牢。
⒀、电池烘烤温度过高，隔膜收缩。
⒁、注液量过少
材料方面
1、正极材料电阻大。
2、隔膜材料影响（隔膜厚度、孔隙率小、孔径小）
3、电解液材料影响。（电导率小、粘度大）
4、正极PVDF材料影响。（量多或者分子量大）
5、正极导电剂材料影响。（导电性差，电阻高）
6、正负极极耳材料影响（厚度薄导电性差，材料纯度差）
但是很多时候锂离子电池在寿命末期的衰降并不是线性衰降，而是衰降速度大大加速的跳水模式，严重影响锂离子电池的梯次利用价值，那么究竟是哪些因素会导致锂离子电池寿命末期容量跳水呢？
导致锂离子电池在寿命末期容量跳水的因素很多，近日加拿大的达尔豪斯大学的Xiaowei Ma（第一作者）和J. R. Dahn（通讯作者）等人对正极材料涂层、电解液添加剂、最高截止电压、LiPF6浓度、电池静置时间、电极厚度、石墨类型和电解液溶剂配比等因素对锂离子电池容量跳水现象的影响进行了详细的研究。
实验中作者采用的单晶NCM523/石墨体系软包电池作为研究对象，其中根据正负极的不同又分为涂层单晶NCM523（21.1mg/cm2）/人造石墨(12.4mg/cm2)、无涂层单晶NCM523（21.1mg/cm2）/人造石墨(12.4mg/cm2)和涂层单晶NCM523（21.1mg/cm2）/天然石墨(12.4mg/cm2)，以及一个涂布量稍低单晶NCM523(14.4mg/cm2)/人造石墨(10.2mg/cm2)共四种电池。采用的电解液也分为多种，其中LiPF6的浓度分为1.2M和1.5M两种，添加剂则有VC、FEC、DTD、ES和LFO等几种。
下图为几种电池化成后的Rct（电荷交换阻抗）的数值（电池分别采用4.1V、4.2V和4.3V三种截止电压），从下图a（涂层单晶NCM523（21.1mg/cm2）/人造石墨(12.4mg/cm2)）能够看到多数电池随着充电截止电压的提高，Rct都会变的更低，只有电解液中仅含有LFO的电池不同截止电压下电池的Rct都很低。同时我们对比下图a和c还能够发现采用天然石墨的电池的Rct要比采用人造石墨的电池更低，同时加入ES添加剂也会导致更高的Rct。
下图为涂层NCM523／人造石墨电池和非涂层NCM523/人造石墨分别采用不同添加剂的电解液，在4.1V、4.2V和4.3V下的循环数据（1C充／1C放），从下图能够看到没有非涂层NCM523/人造石墨电池在循环性能上要比有涂层NCM523/人造石墨电池更差，电池内阻也增加的更快，如果在电解液中加入1%LFO后能够改善非涂层NCM523电池的循环性能。同时我们从下图也能够注意到随着电池充电截止电压的升高，所有的电池的循环性能都会出现明显的下降，涂层NCM523/人造石墨电池在4.1V和4.2V循环4000千次后容量衰降仍然非常轻微，而充电截止电压提高到4.3V后容量衰降就变的非常明显。
采用2%FEC+1%DTD的涂层NCM523电池在4.3V循环2000次后出现了容量跳水的现象，采用1%LFO电解液的非涂层NCM523电池在循环700次后出现容量跳水的现象，而采用2%VC+1%DTD电解液的涂层NCM523电池在4.3V循环2500次后出现容量跳水，采用1%LFO电解液的涂层NCM523电池在循环超过4000次后仍然没有出现容量跳水的现象。
在上述电池循环过程中，作者每循环100次就对电池在C/20、C/2、1C、2C和3C倍率下的放电能力进行了测试（结果如下图所示，每张图片自上而下分别为C/20、C/2、1C、2C、3C的容量变化），从图中能够看到非涂层NCM523／石墨电池在4.3V下循环时3C放电容量衰降的非常快，这其中采用2%FEC+1%DTD电解液的电池的3C放电容量的衰降速度要明显快于2%VC+1%DTD的电池，而采用1%LFO电解液的电池的3C放电能力在经过4000次循环后仍然没有非常显著的衰降，这也表明了电解液添加剂的重要性。
下图几种不同电池的循环性能，从下图的循环数据能够看到在所有的非涂层NCM523/人造石墨电池中添加1%ES后都会导致循环性能显著劣化（相比于上图中不添加ES添加剂的电池），其中2%FEC+1%DTD+1%ES的电池在循环中产生了大量的气体，导致电极之间失去压力，从而导致电池失效，同时1%LFO+1%ES添加剂会导致锂离子电池在循环初期就产生很大的线性衰降。
下图为采用人造石墨和天然石墨的电池使用不同电解液时的循环性能，从下图能够发现涂层NCM523/天然石墨的电池采用2%VC+1%DTD会导致电池的循环寿命急剧衰降，而如果仅将负极更换为人造石墨循环性能就会大幅改善。同时从下图我们还能够注意到去掉静置时间、提高LiPF6浓度，以及添加2%VC+1%DTD都能够有效的提高涂层NCM523/人造石墨在4.3V下的循环性能。
