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      鋰離子電池與鋰金屬電池的區別

      作者:admin????來源:未知????發布時間:2019-10-24 11:48????瀏覽量:
      鋰離子電池與鋰金屬電池的區別詳情如下:
       
      鋰離子電池主要由正極、負極、隔膜和電解液等部分構成,在充電的過程中Li+從正極脫出,經過電解液擴散到負極,因此整個過程中可能影響鋰離子電池充電速度的因素主要有3個:
       
      1)Li+在固相中的擴散;
       
      2)Li+在固/液界面反應;
       
      3)Li+在電解液中的擴散,包括溶劑化和去溶劑化。
       
      在快速充的過程中正極衰降和正極界面膜(CEI)的生長通常不是限制因素,而負極由于動力學條件相對比較差,因此在快速充電的過程中容易發生析鋰,進而減少負極可供Li+嵌入的有效面積,造成電池性能的劣化。
       
      鋰離子電池按照結構和形狀主要可以分為三類:
       
      1)圓柱形;
       
      2)方形;
       
      3)軟包,不同的結構的電池在不同的方向上具有不同的散熱效率,例如對于圓柱形電池在直徑方向上由于隔膜等導熱效果較差的材料存在,因此電池內部溫度較高的位置主要集中的電芯的中間位置,而對于方形電池和軟包電池由于極耳位置的電流密度比較大,因此高溫區域也主要集中在電池靠近極耳的位置,而且靠近正極極耳的位置通常也會比靠近負極極耳位置的溫度更高。
       
      電池內部的溫度分布不均會造成電池內部電流分布的不均,同時極耳位置設計不合理也容易產生電流分布不均的現象,電流分布不均容易導致電池在充放電的過程中發生局部的過充或過放,以及副反應速度的不一致,進而導致電池內部衰降速度的不一致。溫度分布的不均不僅僅發生在電池層面,在系統層面由于電池模組中單體電池的排列,冷卻系統的設計等因素也會導致不同單體電池之間存在明顯的溫度梯度。過高的溫度在正極一側會加劇粘結劑分解、不可逆相變和過渡金屬元素的溶解等問題,而負極一側則面臨SEI膜生長加速,從而消耗電池內部有限的活性Li,導致電池不可逆的容量損失,并引起電池產氣。
       
      為了提升鋰離子電池的使用壽命和安全性,需要盡可能的避免鋰離子電池在使用過程中發生析鋰,因此人們發明了多種探測鋰離子電池析鋰的方法,例如光學顯微鏡技術、掃描電鏡技術和透射電鏡技術、核磁共振技術等,但是這些方法都需要對電池進行解剖,或電池生產的過程就設計成為特殊結構。因此人們還開發了多種無損探測負極析鋰的方法,例如衰降速度方法、電壓平臺法和模型法等。
       
      以速度衰降法為例,金屬Li反應活性高,負極表面析鋰后,金屬Li會持續的與電解液發生反應,從而消耗有限的活性Li,從而加速鋰離子電池的衰降,因此我們可以通過電池衰降速度的變化判斷電池在循環過程中是否析鋰。
      析鋰通常會導致電池的庫倫效率的輕微降低,因此高精度的庫倫效率儀也同樣可以通過探測鋰離子電池庫倫效率的微小變化判斷鋰離子電池是否發生析鋰。
       
      部分在負極析出的金屬Li在電池充電后的靜置階段能夠重新嵌入到石墨負極之中,因此我們能夠在電池靜置過程中的電壓曲線上觀察到一個平臺,因此我們通過觀察是否出現這一平臺來判斷鋰離子電池是否出現了析鋰。

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