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來ATL一個(gè)月后對(duì)鋰電若干問題的疑惑
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1. 文獻(xiàn)中講到：與經(jīng)典的電化學(xué)體系不同，鋰離子電池是一類特殊的電化學(xué)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(jīng)典的電化學(xué)體系，要實(shí)現(xiàn)電子電流和離子電流的導(dǎo)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(dǎo)通的？ 2.我們?cè)诮o鋰離子電芯充電時(shí)，如果起始電壓一樣，以0.5C給電芯充電，當(dāng)充電到電勢(shì)3.875V時(shí)，為什么所花費(fèi)的時(shí)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(dāng)以0.5C充電，電極電勢(shì)立馬被極化到一個(gè)定值，然后才是濃差極化的發(fā)展，濃差極化越來越大，對(duì)應(yīng)的電勢(shì)越來高。那么，這個(gè)過程到3.875v所耗費(fèi)的時(shí)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(shí)，電動(dòng)勢(shì)會(huì)變大。我發(fā)現(xiàn)是負(fù)極的電極電勢(shì)變的更負(fù)引起的。整極幾乎沒有什么改變。為什么？ 當(dāng)充電到一定程度時(shí)（此時(shí)還未達(dá)到滿充）為什么電極電勢(shì)會(huì)長(zhǎng)時(shí)間維持在一個(gè)平臺(tái)？ 4. 我們經(jīng)常會(huì)用電極電勢(shì)去評(píng)估電芯的一些性能，鋰離子電池的電極電勢(shì)有定量的表達(dá)式嗎？比如像經(jīng)典電化學(xué)可逆體系中的Nernst 方程？ |
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1.鋰離子電池和經(jīng)典的電化學(xué)體系不同，它是金屬表面又涂敷了一層多孔活性物質(zhì)，電子傳遞到集流體，后續(xù)通過導(dǎo)電炭黑或者什么的，傳遞給活性物質(zhì)，這之前是有電子傳導(dǎo)； 而后面是鋰離子在活性物質(zhì)界面的嵌入和脫出，以及離子擴(kuò)散。 2.LZ說的問題，我沒有完全明白；初始點(diǎn)位一致，0.5C，充電到3.875V，時(shí)間和電池容量、極化程度（電化學(xué)極化、濃差極化）都有關(guān)系，而鋰離子電池的均一性很慢完全保持一致，你設(shè)定的0.5C也未必就是當(dāng)前電池循環(huán)的精確0.5C電流； 你說的時(shí)間不一致，差異多大？什么電池體系的？ 3.充放電過程中，正負(fù)極電視的變化，這個(gè)現(xiàn)象很正常； LZ的疑問，你要先說是什么正負(fù)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(fù)極過量程度有關(guān)，負(fù)極過量多的話，其電勢(shì)很少變化，反之。。 另外，平臺(tái)和電池的活性材料直接相關(guān)，這又回到初始問題，LZ什么體系電池？通常達(dá)到充電平臺(tái)說明電池正負(fù)極的嵌鋰狀態(tài)達(dá)到某一特定階，平臺(tái)越長(zhǎng)，電池容量越高； 4.LZ說的這個(gè)電芯的電勢(shì)，如果評(píng)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
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你在ATL哪個(gè)部門啊,ATL臥虎藏龍，你們的老員工對(duì)這些問題應(yīng)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(jīng)典的電化學(xué)體系，要實(shí)現(xiàn)電子電流和離子電流的導(dǎo)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(dǎo)通的？ 回答： 鋰離子電池充電時(shí)，正極中的鋰離子從基體脫出，嵌入負(fù)極; 放電時(shí)，鋰離子從負(fù)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(zhì)在電化學(xué)反應(yīng)中是發(fā)生變化的，而經(jīng)典電化學(xué)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(zhì)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(xué)反應(yīng)，都是有電子參與的反應(yīng)(不然就不叫電化學(xué)反應(yīng)了)。經(jīng)典電化學(xué)體系發(fā)生在平板電極/電解液界面處，而嵌合物的電化學(xué)反應(yīng)是由鋰離子和電子共同擴(kuò)散至電極材料內(nèi)部發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，這個(gè)界面不如平板電極那么好界定。 你看的資料應(yīng)該是莊全超的《鋰離子電池的電化學(xué)阻抗譜分析》吧，為了更好地理解鋰離子電池的反應(yīng)，建議多看一些經(jīng)典的英文文獻(xiàn)，可以更深入了解。 2.我們?cè)诮o鋰離子電芯充電時(shí)，如果起始電壓一樣，以0.5C給電芯充電，當(dāng)充電到電勢(shì)3.875V時(shí)，為什么所花費(fèi)的時(shí)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(dāng)以0.5C充電，電極電勢(shì)立馬被極化到一個(gè)定值，然后才是濃差極化的發(fā)展，濃差極化越來越大，對(duì)應(yīng)的電勢(shì)越來高。那么，這個(gè)過程到3.875v所耗費(fèi)的時(shí)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(yīng)該是指電壓平臺(tái)，這與電極材料(尤其是正極)本身的固有性質(zhì)有關(guān)，也就是材料的氧化還原電位，不能簡(jiǎn)單用濃差極化來理解。你可以用你們電芯的正極做一個(gè)用Li作為對(duì)電極的扣電，測(cè)一個(gè)充放電曲線，用dQ/dV作圖，再測(cè)一個(gè)CV，兩者相比較和分析，有助于你對(duì)電壓平臺(tái)的理解。材料的CV曲線中氧化或還原電位與充放電平臺(tái)有著對(duì)應(yīng)關(guān)系。 3.在給鋰離子電池充電時(shí)，電動(dòng)勢(shì)會(huì)變大。我發(fā)現(xiàn)是負(fù)極的電極電勢(shì)變的更負(fù)引起的。整極幾乎沒有什么改變。為什么？ 當(dāng)充電到一定程度時(shí)（此時(shí)還未達(dá)到滿充）為什么電極電勢(shì)會(huì)長(zhǎng)時(shí)間維持在一個(gè)平臺(tái)？ 回答：充電時(shí)，全電池的電勢(shì)E是由正極的電池E(正)減去負(fù)極的電勢(shì)E(負(fù))所得到的，充電時(shí)正極電位升高、負(fù)極電位降低，表現(xiàn)出全電池電勢(shì)增加。這個(gè)你可以看一些三電極電池體系的文獻(xiàn)中看到。 關(guān)于平臺(tái)問題，同第2問的回答。 4. 我們經(jīng)常會(huì)用電極電勢(shì)去評(píng)估電芯的一些性能，鋰離子電池的電極電勢(shì)有定量的表達(dá)式嗎？比如像經(jīng)典電化學(xué)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(shì)評(píng)估電芯的內(nèi)容說詳細(xì)一點(diǎn)么。Nernst方程在鋰離子電池體系當(dāng)中也是適用的。 |
3樓2012-08-28 23:44:31
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