什么是鋰離子電池的極化？影響鋰離子電池極化的因素有哪些？
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-10-26 21:20
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什么是鋰離子電池的極化？
當(dāng)電池有電流通過，使電位偏離了平衡電位的現(xiàn)象，稱為電極極化。過電勢就是實(shí)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(xiàn)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(nèi)阻引起的極化，叫歐姆極化，也成電阻極化。電池的歐姆內(nèi)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(shí)，其極化電勢可以計(jì)算，E=IR(歐)。
(2)電化學(xué)極化
指由于正、負(fù)極上電化學(xué)反應(yīng)速度小于電子運(yùn)動速度而造成的極化。電化學(xué)極化一般認(rèn)為是微秒級的。
(3)濃差極化
指由于參與反應(yīng)的鋰離子在固相中的擴(kuò)散速度小于電化學(xué)反應(yīng)速度而造成的極化。濃差極化一般認(rèn)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(shí)質(zhì)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(fù)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(dǎo)率低是鋰離子電池極化發(fā)生的主要原因。在一般溫度范圍內(nèi)，鋰離子電池用電解液的電導(dǎo)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(shí)，來不及從電解液中補(bǔ)充Li+，會發(fā)生極化現(xiàn)象。提高電解液的導(dǎo)電能力是改善鋰離子電池大電流放電能力的關(guān)鍵因素。
2.正負(fù)極材料的影響：正負(fù)極材料顆粒大鋰離子擴(kuò)散到表面的通道加長，不利于大倍率放電。
3.導(dǎo)電劑：導(dǎo)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(dǎo)電劑含量不足，大電流放電時(shí)電子不能及時(shí)地轉(zhuǎn)移，極化內(nèi)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(shè)計(jì)的影響：
極片厚度：大電流放電的情況下，活性物質(zhì)反應(yīng)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(kuò)散的路徑增加，極片厚度方向會產(chǎn)生很大的鋰離子濃度梯度。
壓實(shí)密度：極片的壓實(shí)密度較大，孔隙變得更小，則極片厚度方向鋰離子運(yùn)動的路徑更長。另外，壓實(shí)密度過大，材料與電解液之間接觸面積減小，電極反應(yīng)場所減少，電池內(nèi)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。
