影響鋰電池高倍率充放電性能的因素解讀
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-12-15 19:51
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鋰電池的充放電速率是多少?眾所周知，鋰電池隨著充放電次數(shù)的增加，容量會越來越小，鋰電池的直接性能越來越差。鋰電池快速充放電的本質(zhì)是鋰離子能夠在正極和負(fù)極材料之間快速引爆。電池材料的性能、工藝設(shè)計(jì)和充放電系統(tǒng)都影響大電流的充電性能。你知道鋰電池的充放電速率是多少嗎?鋰電池的放電C率是怎樣一個(gè)又一個(gè)的?
鋰電池。JPG
鋰電池的充放電速率
充放電速率是電池在規(guī)定時(shí)間內(nèi)放電額定容量所需的電流值。
鋰離子電池的充放電率決定了我們在電池中儲存一定能量的速度，或者我們從電池中釋放能量的速度。當(dāng)然，存儲和釋放過程是受控的、安全的，不會顯著影響電池壽命或其他性能指標(biāo)。
倍增器指數(shù):電池作為動力工具，尤其是電動汽車的動力載體，尤為重要。充電時(shí)間長，放電不宜過強(qiáng)，否則電池會老化過快，甚至?xí)斐砂踩珕栴}。但是在很多應(yīng)用中，我們需要高充放電性能的電池，所以我們又被困在這里了。
鋰離子電池充放電倍率性能的好壞直接關(guān)系到鋰離子在正極和負(fù)極、電解液及其界面處的遷移能力。所有影響鋰離子遷移速度的因素(這些影響因素也可以等效于電池的內(nèi)阻)都會影響鋰離子電池的充放電倍率性能。此外，電池的內(nèi)部散熱率也是影響倍增器性能的重要因素。如果散熱速度較慢，大倍增器充放電時(shí)積累的熱量無法傳遞，將嚴(yán)重影響鋰離子電池的安全性和壽命。
影響高倍增器鋰電池充放電性能的因素
1. 容量:容量維持能力差是鋰電池陰極在高倍率充放電過程中最大的問題，主要與電極材料的結(jié)構(gòu)、粒度、電極電導(dǎo)率以及SEI膜在電極表面的穩(wěn)定性有關(guān)。
2. 材料尺寸:鋰電池正極材料的尺寸直接關(guān)系到鋰離子擴(kuò)散路徑的長度，這對電極的高倍增器性能有很大的影響。
3、電極表面電阻:鋰離子嵌入負(fù)極的過程中,首先要擴(kuò)散到固體電解質(zhì)界面膜(SEI膜)和陰極材料界面,所以電極表面電阻相當(dāng)于一個(gè)閾值的過程中鋰離子擴(kuò)散,影響嵌入鋰離子,特別是在高速充放電更加明顯。
限制鋰離子電池充放電性能的因素
為了研究和提高鋰離子電池的充放電性能，需要提高鋰離子的遷移速度和電池的內(nèi)部冷卻速率。
1. 提高鋰離子在正極和負(fù)極中的擴(kuò)散能力
鋰離子在正極/負(fù)極活性材料中的去除率和包埋率，即鋰離子從正極/負(fù)極活性材料中逃逸的速率，是影響充放電比的重要因素。
在陰極材料中，我們希望電極片足夠薄，即活性材料的厚度要小，所以我們希望盡可能的增加陰極材料的壓實(shí)密度。在活性材料內(nèi)部，應(yīng)該有足夠的孔隙間隙，有的地方?jīng)]有，有的地方?jīng)]有，這就需要優(yōu)化陰極材料的結(jié)構(gòu)，改變粒子與結(jié)構(gòu)之間的距離，實(shí)現(xiàn)均勻分布。
2. 提高電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率
目前，鋰離子電池使用的是有機(jī)電解質(zhì)，無論是液態(tài)電解質(zhì)還是固態(tài)電解質(zhì)，其離子電導(dǎo)率都不是很高。電解質(zhì)電阻是整個(gè)電池電阻的重要組成部分，其對鋰離子電池高功率性能的影響不容忽視。
