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什么因素会限制锂电池的充放电比性能?

什么因素会限制锂电池的充放电比性能?

来源:
2021/01/11 16:47
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【摘要】:
电池内部存储器放电后,电压达到一定值,放电会引起过放电。放电截止电压通常根据放电电流来确定,0.2 c - 2c放电一般设为1.0V/支,3C以上如5C或10C放电设为0.8V/支。电池过放电可能会给电池带来灾难性的后果,特别是大电流过放电,或反复过放电对电池的影响更大。一般来说,过放电会使电池压力升高,正负活性物质可逆性被破坏,即使充电只能部分恢复,容量也会有明显的衰减。

电池内部存储器放电后,电压达到一定值,放电会引起过放电。放电截止电压通常根据放电电流来确定,0.2 c - 2c放电一般设为1.0V/支,3C以上如5C或10C放电设为0.8V/支。电池过放电可能会给电池带来灾难性的后果,特别是大电流过放电,或反复过放电对电池的影响更大。一般来说,过放电会使电池压力升高,正负活性物质可逆性被破坏,即使充电只能部分恢复,容量也会有明显的衰减。

  锂电池充放电比性能的好坏直接关系到锂电池在正极、电解液以及正极与电解液之间界面的迁移能力。所有影响锂电池迁移速度的因素(这些因素也可以等效为电池内阻)都会影响锂电池的充放电比性能。此外,电池的内部散热率也是影响放大率性能的重要因素。如果散热速度慢,大倍率充放电过程中积累的热量无法传递出去,将严重影响锂电池的安全性和寿命。因此,要研究和提高锂电池的充放电比性能,提高锂离子的迁移速度和电池内部的散热率是很重要的。

  1.锂电池内阻

  一般在阴极活性材料内部加入导电剂,降低活性材料之间以及活性材料与阴极基体/集电极之间的接触电阻,提高阴极材料的导电性(离子和电子导电性),提高速率性能。不同材料和不同形状的导电剂会影响锂电池的内阻,进而影响其倍率性能。

  正负极集电极(电极耳)是锂电池与外界传递电能的载体。集电极的电阻值对电池的放大性能也有很大的影响。因此,可以通过改变集电极的材料、尺寸、提取方法和连接工艺来提高锂电池的结垢性能和循环寿命。

  此外,隔离膜的吸液速率和孔隙率对锂电池的通过能力也有很大的影响,也在一定程度上影响锂电池的速率性能(相对较小)。

  锂电池中电解液和负极材料的渗透程度会影响电解液与电极界面处的接触电阻,从而影响电池的倍增器性能。电解液的总量、粘度、杂质含量、正极材料的孔隙率等都会改变电解液与电极之间的接触阻抗,这是提高结垢性能的一个重要研究方向。

  2. 电解质的电池导率

  电解质的离子导电性,就像水的电阻一样,对锂离子的游泳速度有很大的影响。锂电池中使用的有机电解质,无论是液体还是固体,离子导电性都很低。电解液的电阻是整个电池电阻的重要组成部分,其对锂电池高倍率性能的影响不容忽视。

  除了提高电解液的离子导电性外,更要注意电解液的化学稳定性和热稳定性。当充放电速度较大时,电池的电化学窗口范围非常宽。如果电解质的化学稳定性不好,很容易在负极材料表面氧化分解,影响电解质的离子导电性。

  3.正负锂电池的扩散能力

  锂电池的速度和嵌入在积极/消极的活性物质,即锂电池的速度逃离积极/消极的活性物质,或从正面/负面表面活性物质找到一个家,是一个重要因素影响充放电率。