鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1061次 | 2021年01月26日
限制鋰離子電池充放電倍率性能的原因有什么呢?
鋰離子電池的充放電倍率性能,與鋰離子在正負(fù)極、電解液、以及他們之間界面處的遷移能力直接相關(guān),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(nèi)阻),都會(huì)影響鋰離子電池的充放電倍率性能。此外,電池內(nèi)部的散熱速率,也是影響倍率性能的一個(gè)重要因素,假如散熱速率慢,大倍率充放電時(shí)所積累的熱量無法傳遞出去,會(huì)嚴(yán)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(nèi)部的散熱速率兩個(gè)方面著手。
1.鋰離子電池的內(nèi)阻
一般在正極活性物質(zhì)內(nèi)部會(huì)添加導(dǎo)電劑,從而降低活性物質(zhì)之間、活性物質(zhì)與正極基體/集流體的接觸電阻,改善正極材料的電導(dǎo)率(離子和電子電導(dǎo)率),提升倍率性能。不同材料不同形狀的導(dǎo)電劑,都會(huì)對(duì)鋰離子電池的內(nèi)阻出現(xiàn)影響,進(jìn)而影響其倍率性能。
正負(fù)極的集流體(極耳)是鋰離子電池與外界進(jìn)行電能傳遞的載體,集流體的電阻值對(duì)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(zhì)、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(huán)壽命。
此外,隔離膜的吸液率和孔隙率也對(duì)鋰離子的通過性有較大的影響,也會(huì)一定程度上影響鋰離子電池的倍率性能(相對(duì)較小)。
鋰離子電池電解質(zhì)與正負(fù)極材料的浸潤程度,會(huì)影響電解質(zhì)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(zhì)的總量、粘度、雜質(zhì)含量、正負(fù)極材料的孔隙等,都會(huì)改變電解質(zhì)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(zhì)的離子電導(dǎo)率
電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率如同水的阻力相同,對(duì)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(jī)電解質(zhì),不管是液體電解質(zhì),還是固體電解質(zhì),其離子電導(dǎo)率都不是很高。電解質(zhì)的電阻成為整個(gè)電池電阻的重要組成部分,對(duì)鋰離子電池高倍率性能的影響不容忽視。
除了提高電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率之外,還要著重關(guān)注電解質(zhì)的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。在大倍率充放電時(shí),電池的電化學(xué)窗口變化范圍非常寬,假如電解質(zhì)的化學(xué)穩(wěn)定性不好,容易在正極材料表面氧化分解,影響電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率。