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飲風(fēng)聽月鐵桿木蟲 (著名寫手)
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扣電半電池為什么首次效率會比較低？ 已有2人參與
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情況描述：以LCO正極為例（是鋰金屬半電池不是全電池） 1. 首次充電過程中，庫倫效率一般低于90%；也就是說放電容量/充電容量<90%。 2. 第二次及以后的充放電過程中，庫倫效率一般在99%左右。也就是說放電容量約等于充電容量。 3. 第二次的充電容量遠(yuǎn)小于首次充電容量但略大于首次放電容量。 4. 第二次的放電容量略小于第二次的充電容量。 不知以上描述是否正確。 現(xiàn)在問題來了： 1. 首次充放電存在許多side-reaction，所以，假設(shè)充電時正極脫出100個鋰離子，只有90個鋰離子會到達(dá)鋰負(fù)極上，其他10個鋰離子被不可逆消耗掉了（SEI膜等等）。那么放電時，首先會有90個原裝鋰離子從負(fù)極跑回正極，但是此時正極還少10個鋰離子，為什么鋰金屬負(fù)極不提供剩下的10個鋰離子給正極呢？是鋰金屬不能提供鋰離子嗎？如果能提供的話為什么不提供呢？充電時那90個鋰離子是以什么形式存在于鋰金屬負(fù)極上呢？ 2. 第二次充放電過程中，充電容量大于首次放電容量。這個差值（充電容量2-首次放電容量）全部是因?yàn)闃O片活化更加充分所導(dǎo)致的嗎？ 請各位大牛賜教，謝謝。 |
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除了上面說的副反應(yīng)，首次正極材料結(jié)構(gòu)本身會發(fā)生不可逆的變化，比如原子重排等，造成一些儲鋰位置不可逆，也會造成首次庫倫效率低，這樣即使外界有剩余的鋰離子可不能補(bǔ)充損失的容量。 對于鋰在負(fù) ，具體的存在形式我也沒研究過，但可以看看鋰枝晶的文章。我的理解是鋰本身作為負(fù)極時副反應(yīng)也很多，鋰離子的脫嵌也不是理想足夠快的響應(yīng)的，另外負(fù)極表面的鋰離子濃度是它脫鋰的驅(qū)動力，應(yīng)該還是正極本身是容量的短板。Interconnected hollow carbon nanospheres for stable lithium metal anodes，一篇鋰負(fù)極的文章。 |
2樓2014-08-31 17:50:29
mihu90
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換個簡單的說法主要的原因就是Li單質(zhì)失去電子之后變成鋰離子儲存在正極材料中，但是有一部分儲存的鋰離子不能夠再得到電子變成鋰單質(zhì)。這就是不可逆的部分。 至于為什么這部分鋰離子不能得到電子，原因很多，也很復(fù)雜：比如說有一部分正極材料和整體脫離，不能和整體形成一個導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，不能進(jìn)行電荷轉(zhuǎn)移，這就造成了儲存的鋰離子無法得到電子； 還有的是晶相轉(zhuǎn)變造成的； 還有大倍率充電放電時候，正極材料雖然是一個整體的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，但是由于導(dǎo)電太差，電荷來不及傳輸?shù)侥承┎糠郑瑑Υ娴匿囯x子還沒有得到電子。 等等 還有很多情況，可以多看看文獻(xiàn) |
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9樓2015-11-28 17:59:57
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10樓2015-11-29 16:49:14
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