高倍率锂电池放电性能的影响因素有哪些?
极耳对高倍率电池性能的影响,在高倍率放电的条件下,高倍率电池的放电电压曲线会出现电压峰,同时电池的放电容量也有所增大。通过红外热成像的方法对锂离子电池高倍率放电条件下的热行为进行比较细缴的研究表明:钾离子电池放电过程中各个区域的电极反应是非常不平衡的。高倍率放电的条件下,开始时电池极耳附近区域的电阻较小,电流密度较大,因此这部分产生的热量比较大,温度升高较快。在放电过程的后期,靠近极耳区域的容量耗尽,远离极耳区域的部分如果温度上升比较缓慢时,会导致放电过程终止,反之会出现电压上升的现象。在设计大电流放电锂离子电池时可在电楼极片上多焊接几个楼耳,这样在高倍率放电条件下,高倍率放电初期电池内部就会有多个区域内阻较小,电流密度较大,反应速度较快,从而缓和单极耳情况下的剧烈反应。
1、高倍率锂电池使用薄正极比厚正极的容量要低,在相同倍率下放电时.流过正极的电流密度不一样,在相同倍率下,流过薄正极电池的电流密度更小,电化学反应的极化相对较小,故放电效果比厚正极电池好,降低正极的厚度,可有效地提高电池的放电倍率。
在大致相同的放电电流密度下,薄正极电池的放电利用率更高。这是因为电池在高倍率放电时,活性物质的反应速度很快,要求离子能从材料中迅速地嵌脱。极片若较厚,加长了离子运动的路径,增加了离子运动的阻力,最终影响到电池容量的发挥挥。
2、导电剂含量对高倍率锂电池的影响
正极中的导电剂含量对电池的高倍率放电性能有明显的影响。正极导电剂的含量是影响lQ0C高倍率放电性能的关键因素。正常电池不能进行1Q0C倍率放电的主要原因是正常正极配方中的导电剂含量不足。大电流放电时电子不能及时地转移,极化内阻迅速增大,使电池的电压很快降低到放电终止电压。
3、负极材料对高倍率锂电池的影响
人工石墨和MCMB,不同类型的负极材料对高倍率放电性能有较大的影响,人工石墨的比表面积比MCMB要大很多,但高倍率放电性能远不如MCMB.
MCMB的表面形貌类似球形,有利于颗粒的最大堆积和极片压实,使活性材料颗粒之间的接触更好。电子导电性也更好;人工石墨的表面形貌类似条棒状,活性材料颗粒的接触会较少.或出现空隙,导致电极的导电性下降,因此大电流放电性能不如MCMB。
4、尺寸大小对高倍率锂电池的影响
不用型号的电池放电性能,相同配方、不同型号电池的高倍率放电性能也不一样,表现为电池面积大,高倍率放电性能较好,因此相同倍率下的放电容量明显大。
5、电解液对高倍率锂电池的影响
电池基准电解液和功能电解液的高倍率放电曲线可以看出:l00C倍率放电时,不同电解液电池的首次放电容量差别很小;20.0C倍率放电时,基准电解液电池的首次放电容量明显不如功能电解液电池,甚至不可以正常放电。对于聚合物锂离子电池来说,要实现l00C高倍率放电普通三元电解液可以满足要求.若要求放电倍率更高,电解液要进行优化。功能电解液对高倍率放电常见的电压先降后升的问题.有明显的改善作用,说明在更高倍率下放电时,应加强电解液功能化作用的优化。