影響鋰離子電池極化的因素有哪些

來源：存能電氣  日期：2019-06-10 10:34  瀏覽量：次

　　影響鋰離子電池極化的因素有哪些？鋰電池在充放電過程中是存在極化的，通常可將鋰離子電池極化分為歐姆極化、電化學極化和濃差極化三類。幾類極化各自的響應速度也不一樣。影響極化程度的因素很多，但一般情況下充放電電流密度越大，極化也就越大。

　　什么是鋰離子電池的極化？

　　當電池有電流通過，使電位偏離了平衡電位的現象，稱為電極極化。過電勢就是實際電勢與平衡電勢的差值，被用來衡量極化的程度。電池極化現象在常見電池如鉛酸電池、鋰電池、鎳氫電池中均存在。

　　(1)歐姆極化

　　顧名思義，有鋰離子電池的歐姆內阻引起的極化，叫歐姆極化，也成電阻極化。電池的歐姆內阻(R)由電極材料、電解液、隔膜電阻及各部分零件的接觸電阻組成，通過一定的電流時，其極化電勢可以計算，E=IR(歐)。

　　(2)電化學極化

　　指由于正、負極上電化學反應速度小于電子運動速度而造成的極化。電化學極化一般認為是微秒級的。

　　(3)濃差極化

　　指由于參與反應的鋰離子在固相中的擴散速度小于電化學反應速度而造成的極化。濃差極化一般認為是秒級的。

　　影響鋰離子電池極化的因素有哪些？

　　鋰離子電池實質上是一種鋰離子濃差電池，鋰離子電池的充放電過程為鋰離子在正負極的嵌入、脫出的過程。影響鋰離子電池極化的因素包括：

　　1.電解液的影響：電解液電導率低是鋰離子電池極化發生的主要原因。在一般溫度范圍內，鋰離子電池用電解液的電導率一般只有0.01～0.1S/cm,，是水溶液的百分之一。因此，鋰離子電池在大電流放電時，來不及從電解液中補充Li+，會發生極化現象。提高電解液的導電能力是改善鋰離子電池大電流放電能力的關鍵因素。

　　2.正負極材料的影響：正負極材料顆粒大鋰離子擴散到表面的通道加長，不利于大倍率放電。

　　3.導電劑：導電劑的含量是影響高倍率放電性能的重要因素。如果正極配方中的導電劑含量不足，大電流放電時電子不能及時地轉移，極化內阻迅速增大，使電池的電壓很快降低到放電截止電壓。

　　4.極片設計的影響：

　　極片厚度：大電流放電的情況下，活性物質反應速度很快，要求鋰離子能在材料中迅速的嵌入、脫出，若是極片較厚，鋰離子擴散的路徑增加，極片厚度方向會產生很大的鋰離子濃度梯度。

　　壓實密度：極片的壓實密度較大，孔隙變得更小，則極片厚度方向鋰離子運動的路徑更長。另外，壓實密度過大，材料與電解液之間接觸面積減小，電極反應場所減少，電池內阻也會增大。

　　5.SEI膜的影響：SEI膜的形成增加了電極/電解液界面的電阻，造成電壓滯后即極化。

　　不同充電模式對鋰電池極化特性影響不一樣，大電流快速充電會引發電池內部嚴重的極化現象。電池極化會抬高電池端電壓，造成電池充不滿電，延長充電時間，嚴重極化還會引起電池嚴重發熱和負極表面鋰結晶等，影響電池安全和使用壽命。