關(guān)于高倍率鋰電池的充放電解析
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2021-07-25 18:17
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鋰電池的充放電倍率，決定了可以以多快的速度，將一定的能量存儲(chǔ)到電池里面，或者以多快的速度，將電池里面的能量釋放出來(lái)。
鋰電池的高倍率充放性能與鋰離子在電極、電解質(zhì)以及它們界面處的遷移能力息息相關(guān)，一切影響鋰離子遷移速度的因素都必將影響電池高倍率充放性能。
1、負(fù)極高倍率充放性能的影響因素
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。當(dāng)電極材料尺寸較小時(shí)，比表面積一般較大，一方面，可以使電極的電流密度降低，減少電極的極化作用；另一方面可以提供更多的鋰離子遷移通道，縮短遷移路徑，降低擴(kuò)散阻抗，從而提高電極的高倍率性能。
鋰離子電極表面電阻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。
鋰離子在嵌入負(fù)極的同時(shí)，伴隨著電子的轉(zhuǎn)移過(guò)程，電極的導(dǎo)電性也必然會(huì)對(duì)電極的電化學(xué)性能產(chǎn)生影響。
2、正極高倍率充放電性能的影響因素
電極膜越厚，在大電流下表現(xiàn)出來(lái)的比容量越小；越薄，大電流下的循環(huán)性能越好。其原因和負(fù)極相似。電極的薄膜化雖然提高了鋰離子電池的高倍率充放電性能，但其制備條件苛刻、成本較高，目前仍難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。
3、電解質(zhì)的影響因素
鋰電池所用的電解質(zhì)都是有機(jī)電解質(zhì)，無(wú)論在傳導(dǎo)能力方面還是在穩(wěn)定性方面都與氫鎳、鎘鎳電池所用的水溶液電解質(zhì)有一定差距，成為阻礙鋰電池在大型電動(dòng)設(shè)備上使用的一個(gè)重要因素。
高倍率鋰電池由于放電電流比較大，因此，內(nèi)部溫升比較高，一般在放電末期，電池表面的溫度會(huì)去到60℃以上，此時(shí)，電芯內(nèi)部的溫度可能會(huì)去到接近80℃的水平，更加加劇了電池內(nèi)部的一些副反應(yīng)發(fā)生，堵塞離子通道，同時(shí)，部分溶劑氣化破壞界面，SEI重組損耗電解液，內(nèi)阻增大，倍率下降，循環(huán)性能會(huì)衰減很快。
鋰離子電池作為新型化學(xué)電源的一種，具有比傳統(tǒng)電源更多的優(yōu)點(diǎn)，被廣泛研究用于大型電動(dòng)設(shè)備，但當(dāng)高倍率充放時(shí)，容量衰減較快，安全性能較差。影響其高倍率充放電性能的因素主要來(lái)源于電極和電解質(zhì)。
電極材料的結(jié)構(gòu)、尺寸、電極表面電阻等室影響電極高倍率性能的重要因素，因?yàn)樗鼈冎苯踊蜷g接地影響著電極的電阻，影響著電極的充放電程度；傳導(dǎo)能量和穩(wěn)定性是影響電解質(zhì)的主要因素，因?yàn)樗鼈冇绊懼囯x子電池的嵌鋰程度、循環(huán)性能和安全性能。
因此，開(kāi)發(fā)利于鋰離子快速擴(kuò)散的新型電極材料和具有高傳導(dǎo)能力與穩(wěn)定性的電解質(zhì)是今后提高鋰電池高倍率性能的關(guān)鍵。
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