高倍率電池是什么?高倍率鋰電池的充放電能力

來源：存能電氣  日期：2019-10-29 15:23  瀏覽量：次

　　高倍率電池是什么?高倍率鋰電池的充放電能力。鋰電池分為高倍率電池和鋰離子電池。目前手機和筆記本電腦使用的都是鋰離子電池，通常人們俗稱其為高倍率電池，而真正的高倍率鋰電池因為危險性大，很少應用于日常電子產品。下面小編帶你認識什么是高倍率電池？高倍率鋰電池的充放電能力。

　　高倍率電池是什么？

　　高倍率電池一般指的是連續放電能力≥3C的鋰離子電池，鋰離子電池是一種充電高倍率電池，它主要依賴鋰離子在正極和負極之間移動來工作。在充放電過程中，Li+在兩個電極之間來回嵌入和脫嵌：充電池時，Li+從正極脫嵌，經由電解質嵌入負極，負極處于富鋰狀態；放電時則相反。一般采用含有鋰元素的材料作為電極的電池。是現代高機能電池的代表。

　　高倍率電池的特點就是能夠大倍率放電，其正負極體系主流還是鈷酸鋰和石墨體系，當然活性材料的顆粒度均比常規的高容體系要小很多。一般鈷酸鋰的粒徑D50在5-6um，石墨的粒徑在7-8um，粒徑越小，其BET就越大，反應活性就越高。電解液體系采用的是低粘度、高鋰鹽濃度的體系，其電導率很高。而隔離膜，主要以高孔隙率、高透氣度為主。

　　在輔材方面，為了滿足高倍率電池的高倍率放電特性，就勢必要添加更多的導電劑來提升極片的電子電導，通常，導電劑都是多種導電劑的混合。

　　總的說來，在材料體系方面，為了實現倍率放電，在電子電導和離子電導方面都需要提升，一旦兩者都提升，那么就意味著高倍率電池整個化學體系比較活躍，化學反應的反應速度要快，從另外一方面來講，就是一旦出現內部，熱失控更容易發生。

　　高倍率電池的性能

　　①持續放電能力；②瞬間放電能力；③充電能力；④循環放電能力；⑤高低溫放電能力；⑥安全性能。

　　高倍率鋰電池的充放電能力

　　鋰電池的充放電倍率，決定了可以以多快的速度，將一定的能量存儲到電池里面，或者以多快的速度，將電池里面的能量釋放出來。

　　鋰電池的高倍率充放性能與鋰離子在電極、電解質以及它們界面處的遷移能力息息相關，一切影響鋰離子遷移速度的因素都必將影響電池高倍率充放性能。

　　1、負極高倍率充放性能的影響因素

　　鋰電池負極材料的尺寸直接關系著鋰離子在其中擴散路徑的長短，對電極高倍率性能產生很大的影響。當電極材料尺寸較小時，比表面積一般較大，一方面，可以使電極的電流密度降低，減少電極的極化作用；另一方面可以提供更多的鋰離子遷移通道，縮短遷移路徑，降低擴散阻抗，從而提高電極的高倍率性能。

　　鋰離子電極表面電阻影響著鋰離子的嵌入和脫出，尤其在高倍率充放電時更加明顯。

　　鋰離子在嵌入負極的同時，伴隨著電子的轉移過程，電極的導電性也必然會對電極的電化學性能產生影響。

　　2、正極高倍率充放電性能的影響因素

　　電極膜越厚，在大電流下表現出來的比容量越小；越薄，大電流下的循環性能越好。其原因和負極相似。電極的薄膜化雖然提高了鋰離子電池的高倍率充放電性能，但其制備條件苛刻、成本較高，目前仍難以實現工業化。

　　3、電解質的影響因素

　　鋰電池所用的電解質都是有機電解質，無論在傳導能力方面還是在穩定性方面都與氫鎳、鎘鎳電池所用的水溶液電解質有一定差距，成為阻礙鋰電池在大型電動設備上使用的一個重要因素。

　　高倍率鋰電池由于放電電流比較大，因此，內部溫升比較高，一般在放電末期，電池表面的溫度會去到60℃以上，此時，電芯內部的溫度可能會去到接近80℃的水平，更加加劇了電池內部的一些副反應發生，堵塞離子通道，同時，部分溶劑氣化破壞界面，SEI重組損耗電解液，內阻增大，倍率下降，循環性能會衰減很快。

　　鋰離子電池作為新型化學電源的一種，具有比傳統電源更多的優點，被廣泛研究用于大型電動設備，但當高倍率充放時，容量衰減較快，安全性能較差。影響其高倍率充放電性能的因素主要來源于電極和電解質。

　　電極材料的結構、尺寸、電極表面電阻等室影響電極高倍率性能的重要因素，因為它們直接或間接地影響著電極的電阻，影響著電極的充放電程度；傳導能量和穩定性是影響電解質的主要因素，因為它們影響著鋰離子電池的嵌鋰程度、循環性能和安全性能。

　　因此，開發利于鋰離子快速擴散的新型電極材料和具有高傳導能力與穩定性的電解質是今后提高鋰電池高倍率性能的關鍵。