影響鋰電池高倍率充放電性能的因素分析
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2020-01-10 11:06
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影響鋰電池高倍率充放電性能的因素
1、容量：容量保持能力差是鋰電池負(fù)極在高倍率充放過(guò)程中的最大問(wèn)題，這主要與電極材料的結(jié)構(gòu)、顆粒大小、電極導(dǎo)電性和電極表面SEI膜的穩(wěn)定性等因素有關(guān)。
2、材料尺寸：鋰電池負(fù)極材料的尺寸直接關(guān)系著鋰離子在其中擴(kuò)散路徑的長(zhǎng)短，對(duì)電極高倍率性能產(chǎn)生很大的影響。
3、電極表面電阻：鋰離子在嵌入負(fù)極的過(guò)程中，首先要擴(kuò)散到固體電解質(zhì)相界面膜(SEI膜)與負(fù)極材料的界面處，因此電極表面電阻相當(dāng)于鋰離子擴(kuò)散過(guò)程中的一道門(mén)檻，影響著鋰離子的嵌入和脫出，尤其在高倍率充放電時(shí)更加明顯。
研究和改善鋰離子電池的充放電倍率性能，主要從提高鋰離子遷移速度和電池內(nèi)部的散熱速率兩個(gè)方面著手。
1.提高正、負(fù)極的鋰離子擴(kuò)散能力
鋰離子在正/負(fù)極活性物質(zhì)內(nèi)部的脫嵌和嵌入的速率，也就是鋰離子從正/負(fù)極活性物質(zhì)里面跑出來(lái)的速度，這是影響充放電倍率的一個(gè)重要因素。
在正極材料處，我們希望極片要足夠的薄，也就是活性材料的厚度要小，所以希望盡可能的提高正極材料壓實(shí)密度。在活性物質(zhì)內(nèi)部，要有足夠的孔間隙，不要有的地方有，有的地方?jīng)]有，這就要優(yōu)化正極材料的結(jié)構(gòu)，改變粒子之間的距離和結(jié)構(gòu)，做到均勻分布。
2.提高電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率
目前鋰離子電池所采用的有機(jī)電解質(zhì)，不管是液體電解質(zhì)，還是固體電解質(zhì)，其離子電導(dǎo)率都不是很高。電解質(zhì)的電阻成為整個(gè)電池電阻的重要組成部分，對(duì)鋰離子電池高倍率性能的影響不容忽視。
除了提高電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率之外，還需要著重關(guān)注電解質(zhì)的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。在大倍率充放電時(shí)，電池的電化學(xué)窗口變化范圍非常寬，如果電解質(zhì)的化學(xué)穩(wěn)定性不好，容易在正極材料表面氧化分解，影響電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率。
因此，選擇具有較高的鋰離子傳導(dǎo)能力、良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性、且與電極材料匹配的電解質(zhì)是提高鋰離子電池倍率性能的一個(gè)重要方向。
3.降低電池的內(nèi)阻
這里涉及到幾種不同的物質(zhì)和物質(zhì)之間的界面，它們所形成的電阻值，但都會(huì)對(duì)離子電子的傳導(dǎo)產(chǎn)生影響。一般在正極活性物質(zhì)內(nèi)部會(huì)添加導(dǎo)電劑，從而降低活性物質(zhì)之間、活性物質(zhì)與正極基體/集流體的接觸電阻，改善正極材料的電導(dǎo)率，提升倍率性能。
