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电池知识

什么是预锂化?

来源:宝鄂实业    2020-02-08 15:18    点击量:
今天我们要讲的是预锂,在此之前,我们要讲一下半电池(正极正极材料,负极锂)和全电池的第一效应。
 
这是锂钴氧化物半电池的第一个效应。如果你不明白一块充满电的电池与半块电池没有任何关系,你就会明白这是阴极材料的第一效果。
 
 
从上图可以看出,半电池的第一充电容量略高于第一放电容量。换句话说,充电时从正极移出的锂离子100%不会回到正极。第一次放电容量/第一次充电容量是这半块电池的第一次效率。
 
磷酸铁锂正极半电池第一效果
 
 
三正半电池第一效果
 
 
从上图可以看出,三元的第一效率最低,一般为85~88%;其次是锂钴氧化物,一般为94~96%;磷酸铁锂略高于钴酸锂,为95%至97%。阴极材料的第一效果主要是在去包埋后阴极材料的结构发生变化,没有足够的嵌锂位置,所以锂离子不能在第一次放电时全部返回。
 
石墨负极半电池第一效果
 
 
石墨电池与正极电池的区别在于石墨为正极,而锂金属板为负极。因此,石墨的第一效应明显低于正电极材料。主要原因是锂离子通过电解液,在石墨表面形成SEI膜,消耗大量锂离子。死于SEI膜的锂离子不能回到负极。
 
充满电的电池在充入液体后,首先需要经过转换(仅充电)和容量划分(充放电)的过程。一般来说,转换和容量划分的第一步是充电过程。电容工作的第二步一般是从满态放电到空态放电,所以这一步的容量就是整个电池的放电容量。结合两者,得到全电池第一效率的算法:
满电池第一效率=容量除以第二步放电容量/(折算成充电容量+容量除以第一步充电容量)
为了减小偏差,取第二满放电容量作为电池容量。
 
总而言之,我们可以得出一个结论。如果电池的正极使用一阶效率为88%的三元材料,而负极使用一阶效率为92%的石墨材料。对于这个充满电的电池,第一效率是88%,这意味着第一效率是88%对于正极,是92%对于负极,等于较低的正极。
 
当然,除了电池材料对第一效果的影响外,电极材料的比表面积也是一个重要的影响因素。石墨的比表面积越大,形成的SEI膜越大,需要消耗的锂离子越多,第一效应越低。此外,还涉及到电池的转换充电系统。充电适当的SOC也会在一定程度上影响电池的第一效果。
 
 
对于一个充满电的电池,在负界面形成的SEI膜消耗锂离子,锂离子从正极脱离,降低了电池容量。如果我们能找到另一个源锂阴极材料外,并让SEI膜的形成消耗从外部锂锂离子源,我们可以确保锂离子从阳极de-imbed不会浪费在形成过程中,最后完全可以提高电池容量。提供外部锂源的过程是预化。

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