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什么是锂离子电池的极化?

2019-12-10   点击量:19

什么是锂离子电池的极化?


当电池有电流通过,使电位偏离了平衡电位的现象,称为电极极化。过电势就是实际电势与平衡电势的差值,被用来衡量极化的程度。电池极化现象在常见电池如铅酸电池、锂电池、镍氢电池中均存在。


(1)欧姆极化


顾名思义,有锂离子电池的欧姆内阻引起的极化,叫欧姆极化,也成电阻极化。电池的欧姆内阻(R)由电极材料、电解液、隔膜电阻及各部分零件的接触电阻组成,通过一定的电流时,其极化电势可以计算,E=IR(欧)。


(2)电化学极化


指由于正、负极上电化学反应速度小于电子运动速度而造成的极化。电化学极化一般认为是微秒级的。


影响锂离子电池极化的因素有哪些?


锂离子电池实质上是一种锂离子浓差电池,锂离子电池的充放电过程为锂离子在正负极的嵌入、脱出的过程。影响锂离子电池极化的因素包括:


1.电解液的影响:电解液电导率低是锂离子电池极化发生的主要原因。在一般温度范围内,锂离子电池用电解液的电导率一般只有0.01~0.1S/cm,,是水溶液的百分之一。因此,锂离子电池在大电流放电时,来不及从电解液中补充Li+,会发生极化现象。提高电解液的导电能力是改善锂离子电池大电流放电能力的关键因素。


2.正负极材料的影响:正负极材料颗粒大锂离子扩散到表面的通道加长,不利于大倍率放电。


3.导电剂:导电剂的含量是影响高倍率放电性能的重要因素。如果正极配方中的导电剂含量不足,大电流放电时电子不能及时地转移,极化内阻迅速增大,使电池的电压很快降低到放电截止电压。


4.极片设计的影响:


极片厚度:大电流放电的情况下,活性物质反应速度很快,要求锂离子能在材料中迅速的嵌入、脱出,若是极片较厚,锂离子扩散的路径增加,极片厚度方向会产生很大的锂离子浓度梯度。


压实密度:极片的压实密度较大,孔隙变得更小,则极片厚度方向锂离子运动的路径更长。另外,压实密度过大,材料与电解液之间接触面积减小,电极反应场所减少,电池内阻也会增大。


钜大特种电池工程研究院

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