鋰電池開路電壓
來源：未知
2019-02-21 08:15
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電池的開路電壓
電池電動勢是根據(jù)電池反應(yīng)，應(yīng)用熱力學(xué)方法進行計算的理論值，即電池在斷路時處于可逆平衡狀態(tài)下，正負極之間的平衡電極電勢之差，是電池可以給出電壓的極大值。而實際上，正負極在電解液中并不一定處于熱力學(xué)平衡狀態(tài)，即電池的正負極在電解質(zhì)溶液中所建立的電極電勢通常并非平衡電極電勢，因此電池的開路電壓一般均小于它的電動勢。對于電極反應(yīng)：
考慮反應(yīng)物組分的非標準狀態(tài)以及活性組分的活度（或濃度）隨時間的變化，采用能斯特方程修正電池實際開路電壓：
其中，R是氣體常數(shù)，T是反應(yīng)溫度，a是組分活度或濃度。電池的開路電壓取決于電池正負極材料的性質(zhì)、電解質(zhì)和溫度條件等，而與電池的幾何結(jié)構(gòu)和尺寸大小無關(guān)。
鋰離子電極材料制備成極片，與金屬鋰片組裝成紐扣半電池，可以測得電極材料在不同的SOC狀態(tài)下的開路電壓，開路電壓曲線是電極材料荷電狀態(tài)的反應(yīng)，圖1是磷酸鐵鋰電極材料的開路電壓曲線，從開路電壓曲線可以判定電極材料的對應(yīng)的脫嵌鋰狀態(tài)。而電池的開路電壓曲線是正負極材料信息的疊加狀態(tài)。
圖1 磷酸鐵鋰電極材料的開路電壓曲線
電池貯存過程中開路電壓會下降，但幅度不會很大，如果開路電壓下降速度過快或幅度過大屬異?，F(xiàn)象。 兩極活性物質(zhì)表面狀態(tài)變化及電池自放電是開路電壓在貯存中下降的主要原因，具體包括正負極材料表面膜層的變化；電極熱力學(xué)不穩(wěn)定性造成的電位變化；金屬異物雜質(zhì)的溶解與析出；正負極之間隔膜造成的微短路等。鋰離子電池在老化時， K值（電壓降）的變化正是電極材料表面SEI膜的形成和穩(wěn)定過程，如果電壓降太大，說明內(nèi)部存在微短路，判定電池為不合格品。
