
高倍率快充锂离子电池在充放电时会产生较大的电流,如果电池内阻过高,会导致发热严重、效率下降甚至安全风险。因此,降低电池内阻是提升快充性能的关键。以下是一些常见策略:
1. 优化电极材料
高导电材料:在正负极中加入导电剂(如碳黑、石墨烯、碳纳米管)可以提高电子导电性,降低内阻。
颗粒设计:采用纳米化或微米化颗粒增加材料的比表面积,改善离子扩散速率,降低极化。
涂层改性:对正负极材料表面进行导电涂层处理(如碳包覆),提升界面导电性。
2. 优化电解液与隔膜
高导离子电解液:选择离子电导率高、粘度低的电解液,减少离子迁移阻力。
添加助剂:电解液中添加适量添加剂(如氟化物)可形成稳定的SEI膜,降低内阻增长。
隔膜优化:使用孔隙率高、离子导电性好的隔膜,降低离子传输阻力。
3. 结构设计优化
厚度控制:减少电极厚度可以降低离子和电子的传输距离,从而降低内阻。
集流体优化:采用导电性强且厚度适中的铝/铜箔作为集流体,提高整体电子传输效率。
多孔结构设计:电极多孔化有助于电解液渗透,提高离子扩散速度。
4. 温度管理
合理控温:适当提高电池工作温度(在安全范围内)可以降低电解液和界面阻抗。
散热设计:增加散热片或液冷设计,避免局部过热,保持内阻稳定。
5. 制造工艺改进
高压辊压:通过控制电极的压实密度,优化孔隙率与导电路径,降低内阻。
均匀涂布:确保活性物质均匀分布,避免局部阻抗高。
干法/湿法工艺结合:优化浆料配比和干燥工艺,提高电极导电性和稳定性。
总结:
降低内阻的核心是 改善电子和离子传输效率,涉及材料、结构、工艺和温控多方面优化。
材料 → 高导电、高离子扩散
结构 → 薄电极、多孔设计、优化集流
电解液/隔膜 → 高离子导电性、稳定SEI膜
温控 → 保持合适温度、有效散热