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高倍率電池是什么?高倍率鋰電池的充放電能力

來源:存能電氣  日期:2019-10-29 15:23  瀏覽量:

  高倍率電池是什么?高倍率鋰電池的充放電能力。鋰電池分為高倍率電池和鋰離子電池。目前手機和筆記本電腦使用的都是鋰離子電池,通常人們俗稱其為高倍率電池,而真正的高倍率鋰電池因為危險性大,很少應(yīng)用于日常電子產(chǎn)品。下面小編帶你認識什么是高倍率電池?高倍率鋰電池的充放電能力。

  高倍率電池是什么?

  高倍率電池一般指的是連續(xù)放電能力≥3C的鋰離子電池,鋰離子電池是一種充電高倍率電池,它主要依賴鋰離子在正極和負極之間移動來工作。在充放電過程中,Li+在兩個電極之間來回嵌入和脫嵌:充電池時,Li+從正極脫嵌,經(jīng)由電解質(zhì)嵌入負極,負極處于富鋰狀態(tài);放電時則相反。一般采用含有鋰元素的材料作為電極的電池。是現(xiàn)代高機能電池的代表。

鋰電池.jpg

  高倍率電池的特點就是能夠大倍率放電,其正負極體系主流還是鈷酸鋰和石墨體系,當(dāng)然活性材料的顆粒度均比常規(guī)的高容體系要小很多。一般鈷酸鋰的粒徑D50在5-6um,石墨的粒徑在7-8um,粒徑越小,其BET就越大,反應(yīng)活性就越高。電解液體系采用的是低粘度、高鋰鹽濃度的體系,其電導(dǎo)率很高。而隔離膜,主要以高孔隙率、高透氣度為主。

  在輔材方面,為了滿足高倍率電池的高倍率放電特性,就勢必要添加更多的導(dǎo)電劑來提升極片的電子電導(dǎo),通常,導(dǎo)電劑都是多種導(dǎo)電劑的混合。

  總的說來,在材料體系方面,為了實現(xiàn)倍率放電,在電子電導(dǎo)和離子電導(dǎo)方面都需要提升,一旦兩者都提升,那么就意味著高倍率電池整個化學(xué)體系比較活躍,化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速度要快,從另外一方面來講,就是一旦出現(xiàn)內(nèi)部,熱失控更容易發(fā)生。

  高倍率電池的性能

 ?、俪掷m(xù)放電能力;②瞬間放電能力;③充電能力;④循環(huán)放電能力;⑤高低溫放電能力;⑥安全性能。

  高倍率鋰電池的充放電能力

  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。

  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、負極高倍率充放性能的影響因素

  鋰電池負極材料的尺寸直接關(guān)系著鋰離子在其中擴散路徑的長短,對電極高倍率性能產(chǎn)生很大的影響。當(dāng)電極材料尺寸較小時,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更加明顯。

  鋰離子在嵌入負極的同時,伴隨著電子的轉(zhuǎn)移過程,電極的導(dǎo)電性也必然會對電極的電化學(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)出來的比容量越??;越薄,大電流下的循環(huán)性能越好。其原因和負極相似。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)都是有機電解質(zhì),無論在傳導(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設(shè)備上使用的一個重要因素。

  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,電池表面的溫度會去到60℃以上,此時,電芯內(nèi)部的溫度可能會去到接近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,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,被廣泛研究用于大型電動設(shè)備,但當(dāng)高倍率充放時,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,因為它們直接或間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,因為它們影響著鋰離子電池的嵌鋰程度、循環(huán)性能和安全性能。

  因此,開發(fā)利于鋰離子快速擴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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