什么是高倍率锂电池?主要应用在哪些领域?
高倍率电池一般指的是锂电池,锂离子电池是一种充电高倍率电池,它主要依赖锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中,Li+ 在两个电极之间来回嵌入和脱嵌:充电池时,Li+从正极脱嵌,经由电解质嵌入负极,负极处于富锂状态;放电时则相反。一般采用含有锂元素的材料作为电极的电池。是现代高机能电池的代表。
高倍率电流很大,基本就是几秒钟放完电的概念,在这几秒钟,锂离子集中爆发的从负极中脱出来聚集在负极表面,而离负极较远的电解液中,锂离子的浓度很低,造成浓差极化,并且大电流情况下欧姆极化的副作用会被放大(工业上一般要控制在1.5mΩ以下),导致电池电压瞬间下降至截止电压,放电结束,然而容量并没有发挥。再次就是由于放电时间短,锂离子在电解液中的扩散速度有限。
然后说锂离子在正极的嵌入,大量锂离子瞬间在正极活性物质表面反应,导致材料表面最外层失活(已经不能接纳锂离子),由于时间较短,后续的锂离子来不及迁移进活性物质深处。(这也解释了为什么正负极需要和电解液充分接触)
另外高倍率放电对材料的结晶度和结构的完整度要求很高,大电流也就意味着大的破坏度,材料的骤然收缩导致破坏晶型,以及活性物质和集流体的粘结牢固度。
所以高倍率的电池要求涂覆厚度较薄,压实密度不能过大。但一味的求薄和小的压实密度,就导致容量降低和循环寿命下降,这个度要长时间的摸索才能掌控。
工业上需要实验正负极材料的匹配问题,电解液的匹配问题和隔膜的匹配问题等,以求做出更好的电芯。电池看起来简单,但是很多东西细研究很复杂。
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