鋰電池充放電倍率對電池性能有何影響?

來源：存能電氣  日期：2019-01-15 09:15  瀏覽量：次

　　鋰電池充放電倍率對電池性能有何影響?鋰離子電池的充放電倍率，決定了我們可以以多快的速度，將一定的能量存儲到電池里面，或者以多快的速度，將電池里面的能量釋放出來。正負(fù)極、電解液都會影響鋰電池的充放電倍率性能。本文存能電氣小編就來談?wù)勪囯姵爻浞烹姳堵蕦﹄姵匦阅苡泻斡绊憽?/span>

　　我們都知道，鋰電池隨著充放電次數(shù)的增加，容量會越來越少，直接表現(xiàn)就是鋰電池的性能越來越差。

　　哪些因素會限制鋰電池的充放電倍率性能？

　　鋰電池的充放電倍率性能，與鋰離子在正負(fù)極、電解液、以及他們之間界面處的遷移能力直接相關(guān)，一切影響鋰離子遷移速度的因素（這些影響因子也可等效為電池的內(nèi)阻），都會影響鋰離子電池的充放電倍率性能。此外，電池內(nèi)部的散熱速率，也是影響倍率性能的一個(gè)重要因素，如果散熱速率慢，大倍率充放電時(shí)所積累的熱量無法傳遞出去，會嚴(yán)重影響鋰電池的安全性和壽命。因此，研究和改善鋰電池的充放電倍率性能，主要從提高鋰離子遷移速度和電池內(nèi)部的散熱速率兩個(gè)方面著手。

　　1.鋰電池的內(nèi)阻

　　一般在正極活性物質(zhì)內(nèi)部會添加導(dǎo)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(dǎo)率（離子和電子電導(dǎo)率），提升倍率性能。不同材料不同形狀的導(dǎo)電劑，都會對鋰電池的內(nèi)阻產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響其倍率性能。

　　正負(fù)極的集流體（極耳）是鋰離子電池與外界進(jìn)行電能傳遞的載體，集流體的電阻值對電池的倍率性能也有很大的影響。因此，通過改變集流體的材質(zhì)、尺寸大小、引出方式、連接工藝等，都可以改善鋰電池的倍率性能和循環(huán)壽命。

　　此外，隔離膜的吸液率和孔隙率也對鋰離子的通過性有較大的影響，也會一定程度上影響鋰電池的倍率性能（相對較?。?。

　　鋰電池電解質(zhì)與正負(fù)極材料的浸潤程度，會影響電解質(zhì)與電極界面處的接觸電阻，從而影響電池的倍率性能。電解質(zhì)的總量、粘度、雜質(zhì)含量、正負(fù)極材料的孔隙等，都會改變電解質(zhì)與電極的接觸阻抗，是改善倍率性能的重要研究方向。

　　2.電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率

　　電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率如同水的阻力一樣，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(jī)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(dǎo)率都不是很高。電解質(zhì)的電阻成為整個(gè)電池電阻的重要組成部分，對鋰電池高倍率性能的影響不容忽視。

　　除了提高電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率之外，還需要著重關(guān)注電解質(zhì)的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。在大倍率充放電時(shí)，電池的電化學(xué)窗口變化范圍非常寬，如果電解質(zhì)的化學(xué)穩(wěn)定性不好，容易在正極材料表面氧化分解，影響電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率。

　　3.正、負(fù)極的鋰電池?cái)U(kuò)散能力

　　鋰電池在正/負(fù)極活性物質(zhì)內(nèi)部的脫嵌和嵌入的速率，也就是鋰離子從正/負(fù)極活性物質(zhì)里面跑出來的速度，或者從正/負(fù)極表面進(jìn)入活性物質(zhì)內(nèi)部找個(gè)位置“安家”的速度到底有多快，這是影響充放電倍率的一個(gè)重要因素。

　　影響鋰電池高倍率充放電性能的因素：

　　容量，容量保持能力差是鋰電池負(fù)極在高倍率充放過程中的最大問題，這主要與電極材料的結(jié)構(gòu)、顆粒大小、電極導(dǎo)電性和電極表面SEI膜的穩(wěn)定性等因素有關(guān)。

　　材料尺寸，鋰電池負(fù)極材料的尺寸直接關(guān)系著鋰離子在其中擴(kuò)散路徑的長短，對電極高倍率性能產(chǎn)生很大的影響。

　　電極表面電阻，鋰離子在嵌入負(fù)極的過程中，首先要擴(kuò)散到固體電解質(zhì)相界面膜(SEI膜)與負(fù)極材料的界面處，因此電極表面電阻相當(dāng)于鋰離子擴(kuò)散過程中的一道門檻，影響著鋰離子的嵌入和脫出，尤其在高倍率充放電時(shí)更加明顯。

　　過放電對電池性能有何影響？

　　鋰電池放完內(nèi)部儲存的電量，電壓達(dá)到一定值后，繼續(xù)放電就會造成過放電，通常根據(jù)放電電流來確定放電截止電壓。0.2C-2C放電一般設(shè)定1.0V/支,3C以上如5C或10C放電設(shè)定為0.8V/支,電池過放可能會給電池帶來災(zāi)難性的后果,特別是大電流過放，或反復(fù)過放對電池影響更大。

　　一般而言，過放電會使鋰電池內(nèi)壓升高，正負(fù)極活性物質(zhì)可逆性受到破壞，即使充電也只能部分恢復(fù)，容量也會有明顯衰減。

　　以上就是鋰電池充放電倍率對電池性能的影響，如果您對鋰電池感興趣或還有疑問，請點(diǎn)擊聯(lián)系我們的在線客服，我們竭誠為您服務(wù)！