网站导航

技术文章

当前位置:主页 > 技术文章 >
关于锂电池极片设计的基础知识
时间:2022-08-29 09:43 点击次数:
本文摘要:锂离子电池是一种高容量长寿命环保电池,具备诸多优点,普遍应用于储能、电动汽车、便携式电子产品等领域。电极极片是锂离子动力电池的基础,必要要求电池的电化学性能以及安全性。锂电池电极是一种颗粒构成的涂层,均匀分布的涂敷在金属集流体上。锂离子电池极片涂层可看作一种复合材料,如图1右图,主要由三部分构成:(1)活性物质颗粒;(2)导电剂和黏结剂互相混合的构成互为(碳胶互为);(3)孔隙,填充电解液。

金年会

锂离子电池是一种高容量长寿命环保电池,具备诸多优点,普遍应用于储能、电动汽车、便携式电子产品等领域。电极极片是锂离子动力电池的基础,必要要求电池的电化学性能以及安全性。锂电池电极是一种颗粒构成的涂层,均匀分布的涂敷在金属集流体上。锂离子电池极片涂层可看作一种复合材料,如图1右图,主要由三部分构成:(1)活性物质颗粒;(2)导电剂和黏结剂互相混合的构成互为(碳胶互为);(3)孔隙,填充电解液。

各相的体积关系回应为:孔隙率+活物质体积分数+碳胶互为体积分数=1(1)图1极片微观结构示意图锂电池极片的设计是十分最重要的,现针对锂电池极片设计基础知识展开非常简单讲解。(1)电极材料的理论容量电极材料理论容量,即假设材料中锂离子全部参予电化学反应所需要获取的容量,其值通过下式计算出来:其中,法拉第常数(F)代表每摩尔电子所装载的电荷,单位C/mol,它是阿伏伽德罗数NA=6.02214×1023mol-1与元电荷e=1.602176×10-19C的积,其值为96485.3383±0.0083C/mol。例如,LiFePO4摩尔质量157.756g/mol,其理论容量为:三元材料NCM(1/1/1)(LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2)摩尔质量为96.461g/mol,其理论容量为278mAh/gLiCoO2摩尔质量97.8698g/mol,如果锂离子全部瞬,其理论克容量274mAh/g石墨负极中,锂映射量仅次于时,构成锂碳层间化合物,化学式LiC6,即6个碳原子融合一个Li。

6个C摩尔质量为72.066g/mol,石墨的仅次于理论容量为:对于硅负极,由5Si+22Li++22e-?Li22Si5由此可知,5个硅的摩尔质量为140.430g/mol,5个硅原子融合22个Li,则硅负极的理论容量为:这些计算出来值只是理论的克容量,为确保材料结构共轭,实际锂离子脱嵌系数大于1,实际的材料的克容量为:材料实际克容量=锂离子脱嵌系数×理论容量(3)(2)电池设计容量与极片面密度电池设计容量可以通过式(4)计算出来:电池设计容量=涂层面密度×活物质比例×活物质克容量×极片涂层面积(4)其中,涂层的面密度是一个关键的设计参数,压实密度恒定时,涂层面密度减少意味著极片厚度减少,电子传输距离减小,电子电阻减少,但是减少程度受限。薄近于片中,锂离子在电解液中的迁入电阻减少是影响倍率特性的主要原因,考虑到孔隙率和孔隙的交错连同,离子在孔隙内的迁入距离比极片厚度多出很多倍。(3)负极-负极容量比N/P负极容量与负极容量的比值定义为:N/P要小于1.0,一般1.04~1.20,这主要是正处于安全性设计,避免负极外侧锂离子无拒绝接受源而两县,设计时要考虑到工序能力,如填充物偏差。

但是,N/P过大时,电池不可逆容量损失,造成电池容量偏高,电池能量密度也不会减少。而对于钛酸锂负极,使用负极过量设计,电池容量由钛酸锂负极的容量确认。负极过量设计不利于提高电池的高温性能:高温气体主要源于负极,在负极过量设计时,负极电位较低,更加更容易在钛酸锂表面构成SEI膜。


本文关键词:关于,锂电池,极片,设计,的,基础知识,锂离子,金年会

本文来源:金年会-www.otvzmn.com

如果您有任何问题,请跟我们联系!

联系我们

Copyright © 2002-2022 www.otvzmn.com. 金年会科技 版权所有 备案号:ICP备55078539号-5

地址:吉林省白山市蓬莱市国克大楼6552号

在线客服 联系方式 二维码

服务热线

093-84215649

扫一扫,关注我们