電池內(nèi)阻

　　1電池內(nèi)阻定義

　　歐姆內(nèi)阻主要是指由電極材料、電解液、隔膜電阻及各部分零件的接觸電阻組成，與電池的尺寸、結(jié)構(gòu)、裝配等有關(guān)。

　　電流通過(guò)電極時(shí)，電極電勢(shì)偏離平衡電極電勢(shì)的現(xiàn)象稱(chēng)為電極的極化。極化電阻是指電池的正極與負(fù)極在進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)時(shí)極化所引起的內(nèi)阻。

　　電池的內(nèi)阻不是常數(shù)，在充放電過(guò)程中隨時(shí)間不斷變化，這是因?yàn)榛钚晕镔|(zhì)的組成，電解液的濃度和溫度都在不斷的改變。歐姆內(nèi)阻遵守歐姆定律，極化內(nèi)阻隨電流密度增加而增大，但不是線(xiàn)性關(guān)系。常隨電流密度的對(duì)數(shù)增大而線(xiàn)性增加。

　　不同類(lèi)型的電池內(nèi)阻不同。相同類(lèi)型的電池，由于內(nèi)部化學(xué)特性的不一致，內(nèi)阻也不一樣。電池的內(nèi)阻很小，我們一般用毫歐的單位來(lái)定義它。內(nèi)阻是衡量電池性能的一個(gè)重要技術(shù)指標(biāo)。正常情況下，內(nèi)阻小的電池的大電流放電能力強(qiáng)，內(nèi)阻大的電池放電能力弱。

　　電池的內(nèi)阻很小，我們一般用微歐或者毫歐的單位來(lái)定義它。在一般的測(cè)量場(chǎng)合，我們要求電池的內(nèi)阻測(cè)量精度誤差必須控制在正負(fù)5%以?xún)?nèi)。這么小的阻值和這么精確的要求必須用專(zhuān)用儀器來(lái)進(jìn)行測(cè)量。

　　2電池內(nèi)阻的測(cè)量

　　電池的內(nèi)阻是指電池在工作時(shí)，電流流過(guò)電池內(nèi)部所受到的阻力，一般分為交流內(nèi)阻和直流內(nèi)阻，由于充電電池內(nèi)阻很小，測(cè)直流內(nèi)阻時(shí)由于電極容量極化，產(chǎn)生極化內(nèi)阻，故無(wú)法測(cè)出其真實(shí)值，而測(cè)其交流內(nèi)阻可免除極化內(nèi)阻的影響，得出真實(shí)的內(nèi)值。

　　交流內(nèi)阻測(cè)試方法為：利用電池等效于一個(gè)有源電阻的特點(diǎn)，給電池一個(gè)1KHz，50mA的恒定電流，對(duì)其電壓采樣整流濾波等一系列處理從而精確地測(cè)量其阻值。

　　3鋰離子電池內(nèi)阻

　　對(duì)鋰離子電池而言，電池內(nèi)阻分為歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻。 歐姆內(nèi)阻由電極材料、電解液、隔膜電阻及各部分零件的接觸電阻組成。極化內(nèi)阻是指電化學(xué)反應(yīng)時(shí)由極化引起的電阻，包括電化學(xué)極極化和濃差極化引起的電阻。

　　鋰離子電池的實(shí)際內(nèi)阻是指電池在工作時(shí)，電流流過(guò)電池內(nèi)部所受到的阻力。電池內(nèi)阻大，會(huì)產(chǎn)生大量焦耳熱引起電池溫度升高，導(dǎo)致電池放電工作電壓降低，放電時(shí)間縮短，對(duì)電池性能、壽命等造成嚴(yán)重影響。

　　電池內(nèi)阻大小的精確計(jì)算相當(dāng)復(fù)雜，而且在電池使用過(guò)程中會(huì)不斷變化。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)表明，鋰離子電池的體積越大，內(nèi)阻越小；反之亦然。

　　4改善電池內(nèi)阻

　　用功能涂層對(duì)電池導(dǎo)電基材進(jìn)行表面處理是一項(xiàng)突破性的技術(shù)創(chuàng)新，覆碳鋁箔/銅箔就是將分散好的納米導(dǎo)電石墨和碳包覆粒，均勻、細(xì)膩地涂覆在鋁箔/銅箔上。它能提供極佳的靜態(tài)導(dǎo)電性能，收集活性物質(zhì)的微電流，從而可以大幅度降低正/負(fù)極材料和集流之間的接觸電阻，并能提高兩者之間的附著能力，可減少粘結(jié)劑的使用量，進(jìn)而使電池的整體性能產(chǎn)生顯著的提升。

　　導(dǎo)電涂層（涂碳鋁箔）對(duì)鋰電池的性能帶來(lái)以下提升

　　1. 降低電池內(nèi)阻，抑制充放電循環(huán)過(guò)程中的動(dòng)態(tài)內(nèi)阻增幅；

　　2. 顯著提高電池組的一致性，降低電池組成本；

　　3. 提高活性材料和集流體的粘接附著力，降低極片制造成本；

　　4. 減小極化，提高倍率性能，減低熱效應(yīng)；

　　5. 防止電解液對(duì)集流體的腐蝕；

　　6. 綜合因子進(jìn)而延長(zhǎng)電池使用壽命。

　　7. 涂層厚度：常規(guī)單面厚1～3μm。

　　涂碳鋁箔/銅箔的性能優(yōu)勢(shì)

　　1.顯著提高電池組使用一致性，大幅降低電池組成本。如：

　　· 明顯降低電芯動(dòng)態(tài)內(nèi)阻增幅 ；

　　· 提高電池組的壓差一致性 ；

　　· 延長(zhǎng)電池組壽命 ；

　　· 大幅降低電池組成本。

　　2.提高活性材料和集流體的粘接附著力，降低極片制造成本。如：

　　· 改善使用水性體系的正極材料和集電極的附著力；

　　· 改善納米級(jí)或亞微米級(jí)的正極材料和集電極的附著力；

　　· 改善鈦酸鋰或其他高容量負(fù)極材料和集電極的附著力；

　　· 提高極片制成合格率，降低極片制造成本。

涂碳鋁箔與光箔的電池極片粘附力測(cè)試圖

　　使用涂碳鋁箔后極片粘附力由原來(lái)10gf提高到60gf（用3M膠帶或百格刀法），粘附力顯著提高。

　　3.減小極化，提高倍率和克容量，提升電池性能。如：

　　· 部分降低活性材料中粘接劑的比例，提高克容量；

　　· 改善活性物質(zhì)和集流體之間的電接觸；

　　· 減少極化，提高功率性能。

不同鋁箔的電池倍率性能圖

　　其中C-AL為涂碳鋁箔，E-AL為蝕刻鋁箔，U-AL為光鋁箔

　　4.保護(hù)集流體，延長(zhǎng)電池使用壽命。如：

　　· 防止集流極腐蝕、氧化；

　　· 提高集流極表面張力，增強(qiáng)集流極的易涂覆性能；

　　· 可替代成本較高的蝕刻箔或用更薄的箔材替代原有的標(biāo)準(zhǔn)箔材。

不同鋁箔的電池循環(huán)曲線(xiàn)圖（200周）

其中（1）為光鋁箔，（2）為蝕刻鋁箔，（3）為涂碳鋁箔