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汽车动力电池解析:手把手带你认识锂离子电池(三)

2015-07-23 10:58
魏丁小陆
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  此外,不同材料的正极物质,对锂离子的扩散系数有显著影响。因此,选择锂离子扩散系数比较高的正极材料,也是改善倍率性能的重要方向。

  负极材料的处理思路,与正极材料类似,也是主要从材料的结构、尺寸、厚度等方面着手,减小锂离子在负极材料中的浓度差,改善锂离子在负极材料中的扩散能力。以碳基负极材料为例,近年来针对纳米碳材料的研究(纳米管、纳米线、纳米球等),取代传统的负极层状结构,就可以显著的改善负极材料的比表面积、内部结构和扩散通道,从而大幅度提升负极材料的倍率性能。

  2. 提高电解质的离子电导率

  锂离子在正/负极材料里面玩的是赛跑,在电解质里面的比赛项目却是游泳。

  游泳比赛,如何降低水(电解液)的阻力,就成为速度提升的关键。近年来,游泳运动员普遍穿着鲨鱼服,这种泳衣可以极大的降低水在人体表面形成的阻力,从而提高运动员的比赛成绩,并且成为非常有争议的话题。

简析锂离子电池的两大性能指标:能量密度与充放电倍率

  锂离子要在正、负极之间来回穿梭,就如同在电解质和电池壳体所构成的“游泳池”里面游泳,电解质的离子电导率如同水的阻力一样,对锂离子游泳的速度有非常大的影响。目前锂离子电池所采用的有机电解质,不管是液体电解质,还是固体电解质,其离子电导率都不是很高。电解质的电阻成为整个电池电阻的重要组成部分,对锂离子电池高倍率性能的影响不容忽视。

  除了提高电解质的离子电导率之外,还需要着重关注电解质的化学稳定性和热稳定性。在大倍率充放电时,电池的电化学窗口变化范围非常宽,如果电解质的化学稳定性不好,容易在正极材料表面氧化分解,影响电解质的离子电导率。电解液的热稳定性则对锂离子电池的安全性和循环寿命有非常大的影响,因为电解质受热分解时会产生很多气体,一方面对电池安全构成隐患,另一方面有些气体对负极表面的SEI膜产生破坏作用,影响其循环性能。

  因此,选择具有较高的锂离子传导能力、良好的化学稳定性和热稳定性、且与电极材料匹配的电解质是提高锂离子电池倍率性能的一个重要方向。

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