Die Ursachen für den anormalen Innenwiderstand von Lithium-Ionen-Batterien können in Kombination mit Materialien, Prozessen, Nutzungsbedingungen und anderen Aspekten analysiert werden:
Material- und Strukturfaktoren
1. Probleme mit dem Elektrodenmaterial
- Eine schlechte Leitfähigkeit der aktiven Materialien der positiven und negativen Elektrode oder ein Überschuss an oder eine ungleichmäßige Verteilung des Bindemittels behindern die Elektronenleitung.
- Oxidation oder schlechter Kontakt des Stromkollektors aus Kupfer- oder Aluminiumfolie erhöhen den ohmschen Innenwiderstand.
2. Elektrolytstörung
- Unzureichender oder gealterter Elektrolyt (übermäßige Feuchtigkeit, Zersetzung des Lösungsmittels) kann den Ionentransport behindern.
- Überschüssiger Elektrolyt erhöht den Innenwiderstand und beeinträchtigt die Stabilität der Lithiumionenkonzentration.
3. Separatorfehler
- Eine zu geringe Porosität oder eine zu große Dicke des Separators behindert die Migration von Lithiumionen.
Verarbeitungs- und Herstellungsfehler
1. Probleme mit Elektroden und Anschlüssen
- Ungleichmäßige Dicke der Elektrodenbeschichtung, übermäßige Verdichtungsdichte oder mangelhafte Laschenverschweißung (z. B. Kaltverschweißung) können zu einer übermäßigen lokalen Stromdichte führen.
- Hoher Innenwiderstand zwischen Niet und Druckplatte oder unzureichende leitfähige Zusatzstoffe für die positive Elektrode.
2. Unzureichende Vorbildung.
- Der SEI-Film bildet sich nicht stabil aus, und der Innenwiderstand steigt während der Zyklen weiter an.
Nutzungs- und Alterungsfaktoren
1. Auswirkungen der Überwässerung
- Eine Tiefentladung kann die Graphitschicht der negativen Elektrode beschädigen, Kupferionen in der positiven Elektrode auflösen, den Separator verstopfen und den ohmschen Innenwiderstand sowie die Ladungstransferimpedanz erhöhen.
- Starke Überentladung kann zu einer Zersetzung des SEI-Films führen, was den Innenwiderstand weiter erhöht.
2. Temperatur- und Zyklusverluste
- Hohe Temperaturen beschleunigen die Elektrolytzersetzung, während niedrige Temperaturen die Ionenmobilität verringern, was beides zu einem erhöhten Innenwiderstand führt.
- Nach längerem Zyklieren bricht die Materialstruktur der positiven Elektrode zusammen, der SEI-Film der negativen Elektrode verdickt sich und die Ladungstransferimpedanz steigt.
3. Unzureichende Akku-Konstanz
- Abweichungen in der Kapazität oder der Selbstentladungsrate zwischen den Batteriezellen führen zu ungleichmäßiger Spannung und abnormalem Innenwiderstand.
Weitere Faktoren
- Mikrokurzschlüsse: Metallische Verunreinigungen oder Beschädigungen der Membran während des Produktionsprozesses können zu einem lokalen Stromanstieg und einem abnormalen Innenwiderstand führen.
- Dichtungsversagen: Gas-/Flüssigkeitsleckagen nach längerem Gebrauch lösen interne chemische Reaktionen aus, die den Innenwiderstand erhöhen.
