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2022-04-06 点击量:1015次
1、锂离子电池单体
锂离子电池单体由正负、电极、电解液和隔膜组成,是组成电池模块和电池包的基本结构单元。电池作为一种电化学电源天然的具有电压、内阻、容量、能量、功率等特性参数。
2、电压
单体电压重要的取决于单体正负极材料的类型,一般的钴酸锂、三元正极配合石墨负极可以获得4.2V左右的满充电压,而磷酸铁锂离子电池最高只能达到3.6V。这里的电压,准确的说应该是电势取决于材料属性,电势数值上等于静置足够长时间以后的电池开路电压。而闭合回路中的单体端电压,是我们用外部仪器检测到的电压值,其数值等于电池电势减去电池内阻占压。而电池内阻并非恒定不变,会受到多种因素的影响而发生变化。
3、容量
锂离子电池容量,可度量的容量,是在电池合理的最高最低电压范围内,可以充入和放出的最大电量。单体的容量明显的受到老化程度的影响,大家都了解,容量衰减到一个极限值就是锂离子电池淘汰的时候,可见二者具有绝对的相关性。其次,容量还收到温度的影响,低温下,活性物质活性下降,能够供应的离子变少,容量必然跟着下降。
4、功率
这里的功率,准确的说应该是比功率,是一只单体的充放电功率能力或者说单位质量或者单位体积电芯的充放电功率能力。锂离子电池是否能进行大功率充放电,这在它被设计完成的时候就已经决定了。电芯一旦被加工出来,其合理的最大充放电电流就已经确定了,除了调整电池散热条件,能够小范围改变其最大充放功率以外,几乎没有进一步调整的空间。
锂离子电池正极材料的要求
锂离子电池的重要部件有正极、负极、电解液、隔膜等,锂离子能量的存储和释放是以电极材料的氧化还原反应形式实现的,正极活性物质是锂离子电池最为关键的核心材料。
一般而言,正极材料的关键性能指标有:化学成分、晶体结构、粒度分布、振实密度、比表面积、pH值、首次放电比容量、首次充放电效率、循环寿命等。
在锂离子电池正极材料的研究方面,美国学者锂离子电池之父GOODENOUGH教授作出了巨大贡献:1980年在英国牛津大学就职期间发现了钴酸锂可用作锂电正极,次年他在LCO专利中提及镍酸锂作为正极材料的可行性;1983年,首次尝试将锰酸锂作为正极材料用于锂离子电池;1997年,他又开发出橄榄石结构正极材料磷酸铁锂。此外,为了解决镍酸锂性能不稳定问题,加拿大的DAHN教授和日本小槻勉教授进行了大量的掺杂改性研究;1997年,日本户田公司率先申请了最早的镍钴铝酸锂专利;1999年,新加坡大学的刘昭林、余爱水等人在镍钴酸锂基础上引入Mn改性,最早报导了镍钴锰酸锂。
正极是电池的核心部件,其优劣直接影响电池性能。一般而言对正极活性物质有如下要求:1、允许大量Li+嵌入脱出(比容量大);2、具有较高的氧化还原电位(电压高);3、嵌入脱出可逆性好,结构变化小(循环寿命长);4、锂离子扩散系数和电子导电性高(低温、倍率特性好);5、化学/热稳定性高,与电解液相容性好(安全性好);6、资源丰富,环境友好,价格便宜(成本低、环保)。
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