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来源:锂电派
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电池内阻包含欧姆内阻,阻抗,极化内阻。
欧姆内阻分为离子电阻,电子电阻,接触电阻。
离子电阻:锂离子在电池内部传递所受到的阻力,主要受正负极材料、隔膜以及电解液的影响。
电子电阻:电子传递受到的阻力。主要受活性物质与集流体的接触、活性物质本身因素、极板参数、集流体基材影响。
接触电阻:接触电阻主要是活性物质颗粒之间和活性物质与集流体之间的接触形成的。接触电阻主要受正负极浆料粘接性的影响。
阻抗分为界面阻抗,电荷转移阻抗,扩散阻抗。
界面阻抗:Li离子通过SEI膜所受到的阻力。
电荷转移阻抗:体现为界面对离子的吸附能力加上电荷转移使离子在界面上发生电化学反应的能力。
扩散阻抗:Li离子在活性物质和电解液中扩散受到的阻力。
极化内阻分为欧姆极化,电化学极化,浓差极化。
欧姆极化:外电流通过的情况下,因为欧姆内阻使得局部电荷堆积,从而对电流的表现大于欧姆电阻提供的阻力。
电化学极化:电极表面产生反应,电子的传输速率快于电化学反应的速率,电子堆积。
浓差极化:离子传输的速率低于电极表面和固体相中的反应速率,产生浓度差,是物质传递的结果。
锂离子电池的内阻一般都是多少?
先说结论:
根据各个厂家提供的电池规格书中的数据,目前LFP商业化电池归一化内阻范围为35~70 mΩ*Ah。
详细如下表所示:
表格中电池材料体系均为LFP,电芯都是方形电池。将表格中的电池容量数据作为x轴,电池内阻为y轴,绘制图表如图4所示,每个厂家的数据用不同的颜色表示,因为比亚迪刀片电池采用直流法测试的内阻,数据没有绘制到图表中。由图可知,随着电池容量增加,电池内阻整体而言逐步降低。当电池容量更高时,通常电极片的面积更大,而电阻与电极面积成反比。因此,电池的容量越高,内阻更低。
图4 不同厂家不同型号的电池内阻
为了对不同容量的电池进行内阻比较,采用容量对电池内阻进行归一化处理,即内阻*容量,该值越高说明电池内阻越大,电池性能越差。不同厂家的各型号电池归一化的内阻如下图5所示,因为各型号电池的制造年代也不同,内阻测试方法也有差别,各型号的内阻值范围比较大。宁德时代的电池归一化内阻范围为35~65 mΩ*Ah,ETC的电池归一化内阻范围为45~50 mΩ*Ah,EVE的电池归一化内阻范围为45~70 mΩ*Ah。CALB电池规格书中内阻主要给出了一个大的范围,没有具体数据,这里主要采用了内阻范围的中间值,因此参考价值不大,其他厂家范围比较大。总体而言,LFP电池归一化内阻范围为35~70 mΩ*Ah。
图5 容量归一化的电池内阻
此外,根据电池容量和质量,简单乘以容量*3.2V除以质量,计算了电池的能量密度,结果如图6所示。整体而言,亿纬锂能和宁德时代的电池能量密度较高。
图6 各厂家的电池质量能量密度
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