有哪些因素会影响电池内阻？
来源：宝鄂实业
2019-07-23 11:18
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随着锂电池的使用，电池性能不断衰减，主要表现为容量衰减、内阻增加、功率下降等，电池内阻的变化受温度、放电深度等多种使用条件的影响。因此，本文主要从电池结构设计、原材料性能、制程工艺和使用条件等方面阐述了影响电池内阻的因素。
一、结构设计影响
在电池结构设计中，除了电池结构件本身的铆接及焊接之外，电池极耳的数量、尺寸、位置等直接影响电池内阻大小。在一定程度内，增加极耳数量，可有效降低电池内阻。极耳位置也能影响电池的内阻，极耳位置在正负极极片头部的卷绕电池内阻最大，且相较于卷绕式电池，叠片式电池相当于几十片小电池并联，其内阻更小。
二、原材料性能影响
1 正负极活性材料
锂电池中正极材料是储Li一方，更多的决定了锂电池的性能，正极材料主要通过包覆与掺杂来改善颗粒之间的电子传导能力。如掺杂Ni后增强了P-O键的强度，稳定了LiFePO4/C的结构，优化了晶胞体积，可有效降低正极材料的电荷转移阻抗。
而通过电化学热耦合模型仿真分析得知在高倍率放电条件下，活化极化特别是负极活化极化的大幅增加是极化严重的主要原因。减小负极颗粒粒径可以有效减小负极活化极化，当负极固相粒径减小一半时，活化极化可降低45%。因此，就电池设计而言，正负极材料本身的改善研究也是必不可少的。
2 导电剂
石墨和炭黑因其良好性能，在锂电池领域应用广泛。相对于石墨类导电剂，正极添加炭黑类导电剂的电池倍率性能更优，因为石墨类导电剂具有片状颗粒形貌，大倍率下引起孔隙曲折系数较大增长，易出现Li液相扩散过程限制放电容量的现象。而添加了CNTs的电池其内阻更小，因为相对石墨/炭黑与活性材料的点接触，纤维状的碳纳米管与活性材料属于线接触，可以降低电池的界面阻抗。
3 集流体
降低集流体与活性物质间的界面电阻，提高两者之间的粘结强度是提升锂电池性能的重要手段。在铝箔表面涂覆导电碳涂层和对铝箔进行电晕处理可有效降低电池的界面阻抗。相较普调铝箔，使用涂碳铝箔可以使电池的内阻降低65%左右，且可降低电池在使用过程中内阻的增幅。
经电晕处理的铝箔交流内阻可降低20%左右，在常使用的20%~90%SOC区间内，直流内阻整体偏小且随放电深度的增加，其增幅逐渐较小。
4 隔膜
电池内部的离子传导需依赖电解液中Li离子通过隔膜多孔的扩散，隔膜的吸液润湿能力是形成良好离子流动通道的关键，当隔膜具有更高的吸液率和多孔结构时，能提升导电性减小电池阻抗，提高电池的倍率性能。相较普通基膜，陶瓷隔膜和涂胶隔膜不但能大幅提高隔膜的高温耐收缩性，而且可增强隔膜的吸液润湿能力，在PP隔膜上增加SiO2陶瓷涂层，可使隔膜的吸液量增加17%。在PP/PE复合隔膜上涂覆1μm的PVDF-HFP，隔膜吸液率由70%增加到82%，电芯内阻下降20%以上。
