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小木蟲論壇-學術科研互動平臺 » 化學化工區(qū) » 電化學 » 化學電源 » 來ATL一個月后對鋰電若干問題的疑惑
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來ATL一個月后對鋰電若干問題的疑惑
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1. 文獻中講到：與經典的電化學體系不同，鋰離子電池是一類特殊的電化學體系。在電極界面上發(fā)生的不是電子傳遞，而是離子的傳遞！ 我的疑惑：按照經典的電化學體系，要實現電子電流和離子電流的導通，就必須在兩相界面上有電子的得失。但為什么說鋰離子電池沒有電子的傳遞？它的離子電流和電子電流是怎么導通的？ 2.我們在給鋰離子電芯充電時，如果起始電壓一樣，以0.5C給電芯充電，當充電到電勢3.875V時，為什么所花費的時間不同？ 我的理解：極化初始電壓不同，極化發(fā)展能力不同。當以0.5C充電，電極電勢立馬被極化到一個定值，然后才是濃差極化的發(fā)展，濃差極化越來越大，對應的電勢越來高。那么，這個過程到3.875v所耗費的時間就取決于初始定值和濃差極化發(fā)展的能力。 3.在給鋰離子電池充電時，電動勢會變大。我發(fā)現是負極的電極電勢變的更負引起的。整極幾乎沒有什么改變。為什么？ 當充電到一定程度時（此時還未達到滿充）為什么電極電勢會長時間維持在一個平臺？ 4. 我們經常會用電極電勢去評估電芯的一些性能，鋰離子電池的電極電勢有定量的表達式嗎？比如像經典電化學可逆體系中的Nernst 方程？ |
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電池小兵
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你在ATL哪個部門啊,ATL臥虎藏龍，你們的老員工對這些問題應該有比較深的理解，小兵在此就談一下自己的拙見，一起探討啊。 1. 我的疑惑：按照經典的電化學體系，要實現電子電流和離子電流的導通，就必須在兩相界面上有電子的得失。但為什么說鋰離子電池沒有電子的傳遞？它的離子電流和電子電流是怎么導通的？ 回答： 鋰離子電池充電時，正極中的鋰離子從基體脫出，嵌入負極; 放電時，鋰離子從負極中脫出，嵌入正極。鋰離子電池的電極屬于嵌合物電極，電極的組成和性質在電化學反應中是發(fā)生變化的，而經典電化學體系的電極一般是指平板電極或者球型電極，如我們常用的Au電極、GC電極、PG電極、Pt電極，其組成和性質是不發(fā)生變化的。 嵌合物電極和平板電極相同之處在于都是發(fā)生了電化學反應，都是有電子參與的反應(不然就不叫電化學反應了)。經典電化學體系發(fā)生在平板電極/電解液界面處，而嵌合物的電化學反應是由鋰離子和電子共同擴散至電極材料內部發(fā)生電化學反應，這個界面不如平板電極那么好界定。 你看的資料應該是莊全超的《鋰離子電池的電化學阻抗譜分析》吧，為了更好地理解鋰離子電池的反應，建議多看一些經典的英文文獻，可以更深入了解。 2.我們在給鋰離子電芯充電時，如果起始電壓一樣，以0.5C給電芯充電，當充電到電勢3.875V時，為什么所花費的時間不同？ 我的理解：極化初始電壓不同，極化發(fā)展能力不同。當以0.5C充電，電極電勢立馬被極化到一個定值，然后才是濃差極化的發(fā)展，濃差極化越來越大，對應的電勢越來高。那么，這個過程到3.875v所耗費的時間就取決于初始定值和濃差極化發(fā)展的能力。 回答：你所說的應該是指電壓平臺，這與電極材料(尤其是正極)本身的固有性質有關，也就是材料的氧化還原電位，不能簡單用濃差極化來理解。你可以用你們電芯的正極做一個用Li作為對電極的扣電，測一個充放電曲線，用dQ/dV作圖，再測一個CV，兩者相比較和分析，有助于你對電壓平臺的理解。材料的CV曲線中氧化或還原電位與充放電平臺有著對應關系。 3.在給鋰離子電池充電時，電動勢會變大。我發(fā)現是負極的電極電勢變的更負引起的。整極幾乎沒有什么改變。為什么？ 當充電到一定程度時（此時還未達到滿充）為什么電極電勢會長時間維持在一個平臺？ 回答：充電時，全電池的電勢E是由正極的電池E(正)減去負極的電勢E(負)所得到的，充電時正極電位升高、負極電位降低，表現出全電池電勢增加。這個你可以看一些三電極電池體系的文獻中看到。 關于平臺問題，同第2問的回答。 4. 我們經常會用電極電勢去評估電芯的一些性能，鋰離子電池的電極電勢有定量的表達式嗎？比如像經典電化學可逆體系中的Nernst 方程？ 回答：不是特別理解你的問題，可以把你說的用電極電勢評估電芯的內容說詳細一點么。Nernst方程在鋰離子電池體系當中也是適用的。 |
3樓2012-08-28 23:44:31
langzhizhou
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1.鋰離子電池和經典的電化學體系不同，它是金屬表面又涂敷了一層多孔活性物質，電子傳遞到集流體，后續(xù)通過導電炭黑或者什么的，傳遞給活性物質，這之前是有電子傳導； 而后面是鋰離子在活性物質界面的嵌入和脫出，以及離子擴散。 2.LZ說的問題，我沒有完全明白；初始點位一致，0.5C，充電到3.875V，時間和電池容量、極化程度（電化學極化、濃差極化）都有關系，而鋰離子電池的均一性很慢完全保持一致，你設定的0.5C也未必就是當前電池循環(huán)的精確0.5C電流； 你說的時間不一致，差異多大？什么電池體系的？ 3.充放電過程中，正負極電視的變化，這個現象很正常； LZ的疑問，你要先說是什么正負極體系的電池，材料不同，曲線差異很大；另外還和你的電池正負極過量程度有關，負極過量多的話，其電勢很少變化，反之。。 另外，平臺和電池的活性材料直接相關，這又回到初始問題，LZ什么體系電池？通常達到充電平臺說明電池正負極的嵌鋰狀態(tài)達到某一特定階，平臺越長，電池容量越高； 4.LZ說的這個電芯的電勢，如果評估電芯性能的話，能表示什么？ SOC荷電狀態(tài)，代表電池剩余容量；其余就非我所知了。 |
2樓2012-08-28 23:02:42
lyang27
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4樓2012-08-29 06:43:57
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6樓2012-11-12 11:08:44
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