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压实密度对锂电池的影响

更新时间:2023-02-23  |  点击率:1091
锂离子电池由数十种材料组成,但主要材料为:正极材料、负极材料,电解液,隔膜,粘结剂和集流体,它们对电池性能有着不同程度的影响。其中正、负极材料均为能使锂离子可逆嵌入一脱出的物质,对电池的性能具有决定性影响。正极活性物质一般为嵌锂过渡金属氧化物,目前所用的材料主要是钴酸锂、镍钴锰酸锂、锰酸锂等;负极活性物质目前主要采用碳材料(石墨、中间相碳微球等)。电解液是电池的主要组成部分,其性质对电池性能有较大影响,故进行电池设计时应根据电极活性物质的性质选择合适的电解液。
造成不同压实密度下正极与负极表现差异的原因是:极片在注入电解液后,随着电解液的渗透,溶剂分子进入极片粒子空隙中,占据了极片内部空间,造成极片体积增大;预充过程中锂离子从正极脱出嵌入负极,引起负极层间距增大而出现膨胀,造成负极片反弹幅度明显高于正极片水平。压实密度大的正极片由于粒子紧密接触,内部空间较小,对电解液的吸牧能力明显偏弱,造成预充时正负极片锂离子不能得到较好的嵌入脱出,加之粒子过于紧密接触,后相互间产生的应力排斥,导致正极片反弹水平偏高,其对应负极体积变化较小。压实密度太小,极片粒子接触不紧密,粒子之间空余体积过大,电解液充分进入极片,造成极片体积膨胀,大量的锂离子嵌入脱出于负极石墨层和正极片之间,造成负极片和正极片体积均有所增大。
磷酸铁锂压实密度仪提供了动力锂离子电池当中正负极材料压实密度检测的解决方案,可实现等速率加荷、等速率变形、等速率位移等闭环控制。可以根据材料设计不同的过程控制,自动加荷并计算出压实密度。
 

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