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限制锂电池充放电倍率性能的因素有哪些

2021-02-22 ryder

1.锂电池的内阻


一般在正极活性物质内部会添加导电剂,从而降低活性物质之间、活性物质与正极基体/集流体的接触电阻,改善正极材料的电导率(离子和电子电导率),提升倍率性能。不同材料不同形状的导电剂,都会对锂电池的内阻出现影响,进而影响其倍率性能。


正负极的集流体(极耳)是锂电池与外界进行电能传递的载体,集流体的电阻值对电池的倍率性能也有很大的影响。因此,通过改变集流体的材质、尺寸大小、引出方式、连接工艺等,都可以改善锂电池的倍率性能和循环寿命。


此外,隔离膜的吸液率和孔隙率也对锂离子的通过性有较大的影响,也会一定程度上影响锂电池的倍率性能(相对较小)。


锂电池电解质与正负极材料的浸润程度,会影响电解质与电极界面处的接触电阻,从而影响电池的倍率性能。电解质的总量、粘度、杂质含量、正负极材料的孔隙等,都会改变电解质与电极的接触阻抗,是改善倍率性能的紧要研究方向。


2.电解质的离子电导率


电解质的离子电导率如同水的阻力相同,对锂离子游泳的速度有非常大的影响。目前锂电池所采用的有机电解质,不管是液体电解质,还是固体电解质,其离子电导率都不是很高。电解质的电阻成为整个电池电阻的紧要组成部分,对锂电池高倍率性能的影响不容忽视。


除了提高电解质的离子电导率之外,还要着重关注电解质的化学稳定性和热稳定性。在大倍率充放电时,电池的电化学窗口变化范围非常宽,倘若电解质的化学稳定性不好,容易在正极材料表面氧化分析,影响电解质的离子电导率。


3.正、负极的锂电池扩散能力


锂电池在正/负极活性物质内部的脱嵌和嵌入的速率,也就是锂离子从正/负极活性物质里面跑出来的速度,或者从正/负极表面进入活性物质内部找个位置安家的速度究竟有多快,这是影响充放电倍率的一个紧要因素。

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