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動力鋰電池內阻受原材料性能影響

添加時間:2019-11-06 18:07:05   瀏覽次數: 次    【 】   打印   關閉窗口

  1.正負極活性材料

  鋰電池中正極材料是儲Li一方,更多的決定了鋰電池的性能,正極材料主要通過包覆與摻雜來改善顆粒之間的電子傳導能力。如摻雜Ni后增強了P-O鍵的強度,穩定了LiFePO4/C的結構,優化了晶胞體積,可有效降低正極材料的電荷轉移阻抗。

  而通過電化學熱耦合模型仿真分析得知在高倍率放電條件下,活化極化特別是負極活化極化的大幅增加是極化嚴重的主要原因。減小負極顆粒粒徑可以有效減小負極活化極化,當負極固相粒徑減小一半時,活化極化可降低45%。因此,就電池設計而言,正負極材料本身的改善研究也是必不可少的。

  2.導電劑

  石墨和炭黑因其良好性能,在鋰電池領域應用廣泛。相對于石墨類導電劑,正極添加炭黑類導電劑的電池倍率性能更優,因為石墨類導電劑具有片狀顆粒形貌,大倍率下引起孔隙曲折系數較大增長,易出現Li液相擴散過程限制放電容量的現象。而添加了CNTs的電池其內阻更小,因為相對石墨/炭黑與活性材料的點接觸,纖維狀的碳納米管與活性材料屬于線接觸,可以降低電池的界面阻抗。

  3.集流體

  降低集流體與活性物質間的界面電阻,提高兩者之間的粘結強度是提升鋰電池性能的重要手段。在鋁箔表面涂覆導電碳涂層和對鋁箔進行電暈處理可有效降低電池的界面阻抗。相較普調鋁箔,使用涂碳鋁箔可以使電池的內阻降低65%左右,且可降低電池在使用過程中內阻的增幅。

  經電暈處理的鋁箔交流內阻可降低20%左右,在常使用的20%——90%SOC區間內,直流內阻整體偏小且隨放電深度的增加,其增幅逐漸較小。

  4.隔膜

  電池內部的離子傳導需依賴電解液中Li離子通過隔膜多孔的擴散,隔膜的吸液潤濕能力是形成良好離子流動通道的關鍵,當隔膜具有更高的吸液率和多孔結構時,能提升導電性減小電池阻抗,提高電池的倍率性能。相較普通基膜,陶瓷隔膜和涂膠隔膜不但能大幅提高隔膜的高溫耐收縮性,而且可增強隔膜的吸液潤濕能力,在PP隔膜上增加SiO2陶瓷涂層,可使隔膜的吸液量增加17%。在PP/PE復合隔膜上涂覆1μm的PVDF-HFP,隔膜吸液率由70%增加到82%,電芯內阻下降20%以上。


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