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飲風(fēng)聽月鐵桿木蟲 (著名寫手)
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[求助]
扣電半電池為什么首次效率會(huì)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(kù)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(kù)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(shí)正極脫出100個(gè)鋰離子，只有90個(gè)鋰離子會(huì)到達(dá)鋰負(fù)極上，其他10個(gè)鋰離子被不可逆消耗掉了（SEI膜等等）。那么放電時(shí)，首先會(huì)有90個(gè)原裝鋰離子從負(fù)極跑回正極，但是此時(shí)正極還少10個(gè)鋰離子，為什么鋰金屬負(fù)極不提供剩下的10個(gè)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(shí)那90個(gè)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(gè)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(qǐng)各位大牛賜教，謝謝。 |
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kesy
木蟲 (職業(yè)作家)
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換個(gè)簡(jiǎn)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(chǔ)存在正極材料中，但是有一部分儲(chǔ)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(gè)導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，不能進(jìn)行電荷轉(zhuǎn)移，這就造成了儲(chǔ)存的鋰離子無法得到電子； 還有的是晶相轉(zhuǎn)變?cè)斐傻模?還有大倍率充電放電時(shí)候，正極材料雖然是一個(gè)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�，�?chǔ)存的鋰離子還沒有得到電子。 等等 還有很多情況，可以多看看文獻(xiàn) |
安大胡小滴9樓2015-11-28 17:59:57
【答案】應(yīng)助回帖
★ ★ ★ ★ ★
感謝參與，應(yīng)助指數(shù) +1
飲風(fēng)聽月: 金幣+5, ★★★很有幫助 2014-08-31 18:01:53
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飲風(fēng)聽月: 金幣+5, ★★★很有幫助 2014-08-31 18:01:53
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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(huì)發(fā)生不可逆的變化，比如原子重排等，造成一些儲(chǔ)鋰位置不可逆，也會(huì)造成首次庫(kù)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(duì)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(shí)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(dòng)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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4樓2014-09-01 08:47:48
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