影響鋰離子電池極化的因素有哪些?
來源：寶鄂實業(yè)
2019-12-30 21:33
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影響鋰離子電池極化的因素有哪些?鋰電池在充放電過程中存在極化現(xiàn)象。鋰離子電池的極化一般可分為歐姆極化、電化學極化和濃差極化三大類。幾種極化的響應速率也不同。影響極化程度的因素很多，但一般來說，充放電電流密度越大，極化越大。
鋰離子電池。JPG
鋰離子電池的極化是什么?
當電流通過電池時，電位偏離平衡電位，即電極極化。交叉電勢是實際電勢和平衡電勢之間的差，用來測量極化的程度。鉛酸電池、鋰電池、鎳氫電池等常用電池存在電池極化現(xiàn)象。
(1)歐姆極化
顧名思義，鋰離子電池由歐姆電阻引起的極化稱為歐姆極化，也稱為電阻極化。電池的歐姆電阻(R)由電極材料、電解液、隔膜電阻和各部分的接觸電阻組成。當通過一定的電流時，可以計算出它的極化電位，E=IR(ohm)。
(2)電化學極化
極化是由于正極和負極上的電化學反應速率低于電子的移動速率。電化學極化一般被認為是微秒級的。
(3)濃差極化
極化是由于鋰離子在固相中的擴散速率低于電化學反應的擴散速率。濃差極化一般被認為是秒級的。
影響鋰離子電池極化的因素有哪些?
鋰離子電池本質(zhì)上是鋰離子濃度差的電池，鋰離子電池的充放電過程是鋰離子嵌在正極和負極而出的過程。影響鋰離子電池極化的因素有:
1. 電解液的影響:電解液電導率低是鋰離子電池極化的主要原因。在一般溫度范圍內(nèi)，鋰離子電池電解液的電導率通常只有0.01 ~ 0.1S/cm，為水溶液的1%。因此，當鋰離子電池在高電流下放電時，電解液無法補充鋰離子，會發(fā)生極化。提高電解質(zhì)的電導率是提高鋰離子電池放電能力的關(guān)鍵因素。
2. 正極材料的影響:大的鋰離子向正極材料表面擴散的通道加長，不利于大的倍增器放電。
3.導電劑:導電劑的含量是影響大功率放電性能的重要因素。如果正方式中導電劑的含量不足，大電流放電時電子不能及時轉(zhuǎn)移，極化電阻迅速增大，電池電壓很快下降到放電截止電壓。
4. 桿件設(shè)計的影響:
極片厚度:在大電流放電的條件下，活性物質(zhì)的反應速度非?？欤@就要求鋰離子在材料中迅速的嵌入和析出。如果極板較厚，鋰離子的擴散路徑會增加，極板的厚度會產(chǎn)生較大的鋰離子濃度梯度。
壓實密度:極板壓實密度越大，孔隙越小，鋰離子沿極板厚度方向的路徑越長。此外，如果壓實密度過高，材料與電解質(zhì)的接觸面積會減小，電極反應部位會減小，電池的內(nèi)阻也會增大。
5. SEI膜的影響:SEI膜的形成增加了電極/電解質(zhì)界面的電阻，導致電壓滯后，即極化。
不同的充電方式對鋰電池的極化特性有不同的影響。電池的極化會使電池的端電壓升高，導致電池充電不理想，充電時間延長。嚴重的極化還會導致電池嚴重發(fā)熱和鋰離子在負極表面結(jié)晶，這將會產(chǎn)生影響
