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锂离子电池容量电压及NP设计

发布时间:2018-05-15 15:04 类别:彩票计划

  电池的容量是一个主要的参数,其值由正极材料容量、负极材料容量、负极-正极容量比以及电极电势等要素决定。在电池的设想过程中,这些都需要细心考虑,本篇是作者进修电池设想的笔记。

  图5.1是锂金属氧化物正极材料对锂片的半电池容量示企图。电池充电时,正极材料脱出锂原子并陪伴晶体布局变化。电极材料的理论容量是假定材猜中锂离子全数参与电化学反映所可以或许供给的容量,即充电时正极材猜中锂原子全数脱出,而现实上锂离子脱嵌系数小于1,现实的材料克容量 = 锂离子脱嵌系数 × 理论容量,如钴酸锂理论容量274mAh/g,现实阐扬克容量一般为140 mAh/g,锂离子脱嵌系数大约为0.5,图中灰色部门即没有参与电化学反映的容量部门。别的,即便脱出的锂原子也仿照照旧有小部门不克不及前往到初始布局,这部门不克不及前往到初始布局中的容量就是正极材料的不成逆容量。该值与良多变量相关,如金属元素品种、锂与金属元素的原子半径比率、颗粒大小等。一般环境下,LiCoO2的初次不成逆容量为35 mAh/g,LiNiO2材料的是2030 mAh/g。履历一两个充电/放电周期后,库仑效率接近100%。

  图5-2是碳基负极材料对锂片的半电池容量示企图。石墨负极材料与锂反映出产LiC6,理论容量为372 mAh/g,而现实上反映生成LixC6(x1),石墨负极现实客容量一般360 mAh/g,图中灰色部门即没有参与电化学反映的容量部门。石墨负极的初次不成逆容量次要是因为电解液在负极概况构成SEI膜耗损锂离子形成的,导致部门锂离子嵌入负极材料之后无法再次脱出前往金属锂电极。这个不成逆容量与材料结晶度、布局、比概况积和颗粒粒径等相关。贸易化的石墨负极不成逆容量一般为20-30 mAh/g。两个充电/放电周期后,库仑效率也是接近100%。

  对于全电池,正负极材料都具有初始不成逆容量,电池容量能够用图5-3所示示企图申明。在初始充电时,从正极材料脱出供应的锂,一部门耗损在在负极概况构成SEI膜层的初始不成逆反映中。后续的放电过程,电池的容量会按照正负极不成逆容量的差值呈现两种环境。假定正极材料的不成逆客克容量为Fc,活物质分量为Mc;负极不成逆克容量为Fa,活物质分量为Ma。当Fc*Mc Fa*Ma,即正极材料的不成逆容量小于负极不成逆容量时,放电后负极前往到正极的锂不足以填充正极的容量,正极部门容量无法获得充沛的锂供应,电池容量遭到负极材料限制。相反,当Fc*Mc Fa*Ma,即正极材料的不成逆容量大于负极不成逆容量时,放电后负极供应的锂充沛,可是正极不成逆容量高,正极可逆容量遭到限制,部门锂保留在负极一侧,会呈现析锂现象。因而,电池容量的设想遭到电极材料初始不成逆特征的限制。

  如图5-4所示,电池的电压是正负极之间的电位差。电池的电压需要按照正负极电极的开路电压进行设想,需要分析考虑充放电温度和放电深度等各类前提。即便电池表示为不异的电压,正极和负极内在的电 http://sceneinpa.com/caipiaojihua/118/


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