鋰電池正負(fù)極配比怎么設(shè)置?
鋰電池正負(fù)極如何設(shè)置合理的配比系數(shù)?其實(shí)這個(gè)問(wèn)題在設(shè)計(jì)電池的時(shí)候是經(jīng)常要面臨的,也是每個(gè)人必須要搞懂的。
下面以石墨為負(fù)極活性材料舉例:
鋰電池所謂的正負(fù)極配比,說(shuō)白了也就是負(fù)極到底要過(guò)量多少才合適;過(guò)量多了,造成負(fù)極浪費(fèi),但是可以提高正極的容量發(fā)揮(也就是高容);過(guò)量少了,就會(huì)有析鋰的風(fēng)險(xiǎn),導(dǎo)致正極容量很難發(fā)揮(也就是低容)。
CB值:也就是英文Ce11Balance的縮寫。
其計(jì)算方法為:CB=單位面積負(fù)極容量/單位面積正極容量正常情況下,CB值由如下條件決定:
1、活性材料的首次效率;
2、涂布精度;
3、正負(fù)極循環(huán)的衰減速率(需要一定的經(jīng)驗(yàn))。
如果涂布精度可以做到100%,正極首次效率大于負(fù)極首次效率,那么CB值理論上可以接近1.但是考慮到負(fù)極的衰減一般都大于正極,所以,還是需要提高CB值。
正極材料:鉆酸鋰為例,設(shè)計(jì)克容量140mAh/g,(鉆酸鋰首次效率一般為95%);負(fù)極材料:人造石墨,設(shè)計(jì)克容量340mAh/g,(人造石墨首次效率一般為90%);涂布精度:假定涂布精度偏差為2.5%;
如上,合理的CB值范圍是多少呢?CB值大于1.05即為0K,如果加上循環(huán)的損失,CB值設(shè)置為1.08就已經(jīng)足夠;
為什么呢?因?yàn)檎龢O的首次效率大于負(fù)極的首次效率,正極首次出來(lái)的容量能夠全部被負(fù)極接受,不會(huì)造成離子的富余,只需考慮涂布精度和循環(huán)衰減即可。
那么,如果正極的首次效率小于了負(fù)極會(huì)出現(xiàn)什么樣的后果呢?結(jié)果是顯然的,在首次充電時(shí),正極跑出了很多的離子,而負(fù)極不能夠接受,所以必須在原有的基礎(chǔ)上,提高CB值。
這也就是為什么三元的CB值設(shè)計(jì)要比鈷酸鋰高的原因。
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