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鋰離子電池高倍率性能提升的方法有什么

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2021年02月15日  

①材料選擇


通常而言提升動力鋰離子電池倍率性能重要是從材料的選擇上入手,常溫20℃下,LCO材料的電子電導率最低僅為5x10-8S/cm,而NCM111材料電子電導率可達2.2x10-6S/cm,隨著鎳含量的進一步提高,三元材料的電子電導率也明顯提高,NCM8111材料的電子電導率更是達到4.1x10-3S/cm,離子電導率方面也表現(xiàn)出了同樣的趨勢,LCO材料在20℃下,離子電導率僅為2.3x10-7S/cm,而NCM111材料離子電導率為3.2x10-6S/cm,NCM532位1.7x10-3S/cm,NCM622位3.4x10-3S/cm,NCM811材料更是達到了6.3x10-3S/cm。


②配方優(yōu)化


決定鋰離子電池倍率性能的另外一個關(guān)鍵在于電池的配方設計,在鋰離子電池內(nèi)部存在離子導電和電子導電兩種導電形式,其中離子導電重要包括Li+在電解液、電極內(nèi)部孔隙和活性物質(zhì)內(nèi)部的擴散,電子導電重要是活性物質(zhì)顆粒之間的導電。


鋰離子電池的高倍率性能是幾種導電形式的綜合體現(xiàn),在壓實密度過高時會導致電極孔隙率急劇下降,導致離子擴散阻抗新增,而壓實密度較低時又會導致接觸阻抗的新增,因此只有合適的壓實密度才能在保證鋰離子電池優(yōu)異的倍率性能的同時也兼顧了高能量密度的特性。


③電池結(jié)構(gòu)的選擇


關(guān)于倍率性電池如何控制放電過程中的溫度也是一個非常重要的問題,在大電流放電過程中鋰離子電池會出現(xiàn)大量的熱量,熱量在鋰離子電池內(nèi)部的積累會導致溫度的升高,出現(xiàn)較大的溫度梯度,因此鋰離子電池內(nèi)部衰降的不一致,影響鋰離子電池的壽命。如何選擇一個合適的結(jié)構(gòu)就變的尤為重要。


④提高電解質(zhì)的離子電導率


鋰離子要在正、負極之間來回穿梭,就如同在電解質(zhì)和電池殼體所構(gòu)成的游泳池里面游泳,電解質(zhì)的離子電導率如同水的阻力相同,對鋰離子游泳的速度有非常大的影響。目前鋰離子電池所采用的有機電解質(zhì),不管是液體電解質(zhì),還是固體電解質(zhì),其離子電導率都不是很高。電解質(zhì)的電阻成為整個電池電阻的重要組成部分,對鋰離子電池高倍率性能的影響不容忽視。


⑤降低電池的內(nèi)阻


一般在正極活性物質(zhì)內(nèi)部會添加導電劑,從而降低活性物質(zhì)之間、活性物質(zhì)與正極基體/集流體的接觸電阻,改善正極材料的電導率(離子和電子電導率),提升倍率性能。


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