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    限制鋰離子電池的充放電倍率性能的因素有什么?

    鉅大LARGE  |  點擊量:801次  |  2020年12月01日  

    鋰離子電池的充放電倍率性能,與鋰離子在正負極、電解液、以及他們之間界面處的遷移能力直接相關,一切影響鋰離子遷移速度的因素(這些影響因子也可等效為電池的內阻),都會影響鋰離子電池的充放電倍率性能。此外,電池內部的散熱速率,也是影響倍率性能的一個重要因素,假如散熱速率慢,大倍率充放電時所積累的熱量無法傳遞出去,會嚴重影響鋰離子電池的安全性和壽命。因此,研究和改善鋰離子電池的充放電倍率性能,重要從提高鋰離子遷移速度和電池內部的散熱速率兩個方面著手。


    1.鋰離子電池的內阻


    一般在正極活性物質內部會添加導電劑,從而降低活性物質之間、活性物質與正極基體/集流體的接觸電阻,改善正極材料的電導率(離子和電子電導率),提升倍率性能。不同材料不同形狀的導電劑,都會對鋰離子電池的內阻出現影響,進而影響其倍率性能。


    正負極的集流體(極耳)是鋰離子電池與外界進行電能傳遞的載體,集流體的電阻值對電池的倍率性能也有很大的影響。因此,通過改變集流體的材質、尺寸大小、引出方式、連接工藝等,都可以改善鋰離子電池的倍率性能和循環壽命。


    此外,隔離膜的吸液率和孔隙率也對鋰離子的通過性有較大的影響,也會一定程度上影響鋰離子電池的倍率性能(相對較小)。


    鋰離子電池電解質與正負極材料的浸潤程度,會影響電解質與電極界面處的接觸電阻,從而影響電池的倍率性能。電解質的總量、粘度、雜質含量、正負極材料的孔隙等,都會改變電解質與電極的接觸阻抗,是改善倍率性能的重要研究方向。


    2.電解質的離子電導率


    電解質的離子電導率如同水的阻力相同,對鋰離子游泳的速度有非常大的影響。目前鋰離子電池所采用的有機電解質,不管是液體電解質,還是固體電解質,其離子電導率都不是很高。電解質的電阻成為整個電池電阻的重要組成部分,對鋰離子電池高倍率性能的影響不容忽視。


    除了提高電解質的離子電導率之外,還要著重關注電解質的化學穩定性和熱穩定性。在大倍率充放電時,電池的電化學窗口變化范圍非常寬,假如電解質的化學穩定性不好,容易在正極材料表面氧化分解,影響電解質的離子電導率。


    3.正、負極的鋰離子電池擴散能力


    鋰離子電池在正/負極活性物質內部的脫嵌和嵌入的速率,也就是鋰離子從正/負極活性物質里面跑出來的速度,或者從正/負極表面進入活性物質內部找個位置安家的速度到底有多快,這是影響充放電倍率的一個重要因素。



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