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jiangying163168金蟲(chóng) (正式寫(xiě)手)
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電池極化大對(duì)鋰離子電池相應(yīng)的電化學(xué)性能會(huì)帶來(lái)哪些影響？
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| 磷酸鐵鋰鋰離子電池極化大的話，會(huì)對(duì)它的EIS、CV、充放電性能帶來(lái)哪些影響？而極化產(chǎn)生的原因有哪些，怎么去消除這些極化所帶來(lái)的不好的影響？本人愚鈍，求大俠們解釋。 |
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1、首先講一下電池的極化概念 當(dāng)電極上無(wú)電流通過(guò)時(shí)，電極處于平衡狀態(tài)，與之相對(duì)應(yīng)的電勢(shì)是電極的可逆電勢(shì)，當(dāng)有一定的電流通過(guò)時(shí)，其電勢(shì)值會(huì)偏離可逆電勢(shì)值，一般電流越大，偏離也越大。在有電流通過(guò)電極時(shí)，電極電勢(shì)偏離平衡狀態(tài)時(shí)可逆值的現(xiàn)象稱(chēng)為電極極化。 電池的極化是指有一定電流通過(guò)時(shí)，電池的電壓偏離平衡態(tài)時(shí)的開(kāi)路電壓的現(xiàn)象，一般包括正、負(fù)極、電解液、極耳、電池結(jié)構(gòu)的接觸等的造成的電池極化。 2、電池極化的分類(lèi) 通�？蓪囯x子電池極化分為歐姆極化、電化學(xué)極化和濃差極化三類(lèi)。 (1)歐姆極化 顧名思義，有鋰離子電池的歐姆內(nèi)阻引起的極化，叫歐姆極化，也成電阻極化。電池的歐姆內(nèi)阻(R)由電極材料、電解液、隔膜電阻及各部分零件的接觸電阻組成（有些解釋還把膜電阻也算上），通過(guò)一定的電流時(shí)，其極化電勢(shì)可以計(jì)算，E=IR(歐)。 (2)電化學(xué)極化 指由于正、負(fù)極上電化學(xué)反應(yīng)速度小于電子運(yùn)動(dòng)速度而造成的極化。 (3)濃差極化 指由于參與反應(yīng)的鋰離子擴(kuò)散速度小于電化學(xué)反應(yīng)速度而造成的極化。 3、對(duì)EIS、CV、充放電等結(jié)果的影響 (1)EIS 歐姆極化大（本質(zhì)是歐姆內(nèi)阻大），電池的EIS的Nyquist圖與實(shí)軸的交點(diǎn)值會(huì)大。 電化學(xué)極化大，EIS表現(xiàn)為RCT大，也就是半圓弧直徑會(huì)大。 濃差極化大，在EIS結(jié)果表現(xiàn)出就是低頻的直線阻抗值較大，其W系數(shù)值也不一樣。 (2)CV 歐姆內(nèi)阻在測(cè)CV時(shí)可用去除歐姆降的功能消除，因此不會(huì)影響CV結(jié)果。但是極化大的體系，如果掃速較大，其氧化還原電位會(huì)發(fā)生一定的偏離，表現(xiàn)為氧化還原峰電位差增大。當(dāng)然，這可以通過(guò)控制掃速來(lái)消除影響，掃速越低越好。 (3)充放電，本質(zhì)就是恒電流技術(shù) 一定的充放電倍率條件下，電池極化大，電池容量就會(huì)下降。 4、產(chǎn)生極化的原因 產(chǎn)生極化的原因請(qǐng)見(jiàn)附件中的圖1。 要完全消除極化極化是不可能的，只能是在選擇材料、設(shè)計(jì)和制作電池時(shí)盡可能去減小電池的極化。 上述內(nèi)容部分參照了liuhailu08，sanren以前發(fā)表的帖子，特此感謝。 并希望小兵的回帖對(duì)你有所幫助。 �？蒲许樌麀 圖1 電池極化影響因素 |
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wuqi1413
2樓2012-08-07 11:27:18
langzhizhou
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所謂的添加劑就是你配料中，除了活性材料之外的其他物料，包括導(dǎo)電劑＼粘結(jié)劑等等；計(jì)算純ＬＦＰ的比容量，往往要扣除這些東西的影響； 文獻(xiàn)上進(jìn)行充放電時(shí)，是已經(jīng)有了該材料的具體容量數(shù)據(jù)，只做一次實(shí)驗(yàn)肯定不能拿發(fā)文章的，理論容量就是170，這個(gè)大家都知道； 當(dāng)活性材料和添加劑一起考慮的時(shí)候，就是正極片稱(chēng)量出來(lái)的，扣除鋁箔后的重量； 這是你在設(shè)計(jì)商業(yè)電池的時(shí)候要考慮的情況，因?yàn)樗?jì)算的比容量肯定比只考慮LFP低，不好發(fā)文章，但有實(shí)際意義 |
14樓2012-08-09 20:13:41
langzhizhou
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嗯，首先，LFP用理論容量170mAh肯定不對(duì)，但你用100又是怎么的出來(lái)的？這個(gè)數(shù)據(jù)如果是拍腦袋的出來(lái)的，肯定也不合適； 大部分文獻(xiàn)用140是合理的，在提出添加劑的情況下；如果和導(dǎo)電劑，粘結(jié)劑什么的一起考慮的話，大約120--130的樣子； 我們?cè)趤?lái)說(shuō)你的0.2C充放電問(wèn)題： 根據(jù)你提供的數(shù)據(jù)，我們假定扣式電池容量是120，而你按照100計(jì)算的話，0.2C容量為20，需要充放電20*6=120，也就是需要6個(gè)小時(shí)；由此產(chǎn)生了你的問(wèn)題，0.2C充電時(shí)間大于5小時(shí)： 這里要和你說(shuō)抱歉了，前面提到認(rèn)為你的電池極化大的原因是假定測(cè)量的1C容量是100，由此計(jì)算0.2C需要的電流是20，但是實(shí)際上0.2C充放電進(jìn)行了6或者7個(gè)小時(shí)；依次為前提，才能判斷你的電池極化很大，即1C容量和0.2C容量相差很大。 我不知道你額定1C容量是你自己估算的，這點(diǎn)是我的失誤。。。 重現(xiàn)調(diào)整數(shù)據(jù)，極化大的判斷不準(zhǔn)確。 |
8樓2012-08-09 00:35:13
jiangying163168
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4樓2012-08-08 12:42:44
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如果極化過(guò)大，那么放電時(shí)間會(huì)更短，不會(huì)超過(guò)5小時(shí)的。 采用恒電流放電，如果你說(shuō)的的放電時(shí)間不是五個(gè)小時(shí)而是六個(gè)小時(shí)現(xiàn)象，那么放電電流應(yīng)該是實(shí)際容量的1/6C。 不大清楚你發(fā)的是什么程序，是直接輸入電流，還是輸入倍率。 如果你輸入的是0.2C，那么表明比容量或者活性物質(zhì)質(zhì)量輸入有點(diǎn)問(wèn)題。 |
5樓2012-08-08 13:21:45
mlanqiang
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3樓2012-08-07 12:20:01
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我們采用的是恒電流充放電程序，看一些文獻(xiàn)說(shuō)充放電是先0.1C充，再0.2C或者0.5C、1C、5C下放電，請(qǐng)問(wèn)這是一種什么方式的充放電呢？ 我的是磷酸鐵鋰包覆碳的材料，我采用的倍率恒電流充放電，電流的大小是通過(guò)理論比容量X活性物質(zhì)質(zhì)量X倍率前面的系數(shù)（比如0.1、0.2等）得到的，磷酸鐵鋰?yán)碚摫热萘渴?70，我用的是100進(jìn)行計(jì)算得出電流大小的，是不是問(wèn)題出在這方面？可以這樣計(jì)算不？我看有些用的是140來(lái)進(jìn)行計(jì)算的。 |
6樓2012-08-08 21:09:39
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