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(jī)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(yīng)用于日常電子產(chǎn)品。下面小編帶你認(rèn)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(xù)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(fù)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(jīng)由電解質(zhì)嵌入負(fù)極，負(fù)極處于富鋰狀態(tài)；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(xiàn)代高機(jī)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(fù)極體系主流還是鈷酸鋰和石墨體系，當(dāng)然活性材料的顆粒度均比常規(guī)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(yīng)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(dǎo)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(dǎo)電劑來提升極片的電子電導(dǎo)，通常，導(dǎo)電劑都是多種導(dǎo)電劑的混合。

　　總的說來，在材料體系方面，為了實現(xiàn)倍率放電，在電子電導(dǎo)和離子電導(dǎo)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(xué)體系比較活躍，化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速度要快，從另外一方面來講，就是一旦出現(xiàn)內(nèi)部，熱失控更容易發(fā)生。

　　高倍率電池的性能

　?、俪掷m(xù)放電能力；②瞬間放電能力；③充電能力；④循環(huán)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(zhì)以及它們界面處的遷移能力息息相關(guān)，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(fù)極高倍率充放性能的影響因素

　　鋰電池負(fù)極材料的尺寸直接關(guān)系著鋰離子在其中擴(kuò)散路徑的長短，對電極高倍率性能產(chǎn)生很大的影響。當(dāng)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(kuò)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(fù)極的同時，伴隨著電子的轉(zhuǎn)移過程，電極的導(dǎo)電性也必然會對電極的電化學(xué)性能產(chǎn)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(xiàn)出來的比容量越小；越薄，大電流下的循環(huán)性能越好。其原因和負(fù)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(xiàn)工業(yè)化。

　　3、電解質(zhì)的影響因素

　　鋰電池所用的電解質(zhì)都是有機(jī)電解質(zhì)，無論在傳導(dǎo)能力方面還是在穩(wěn)定性方面都與氫鎳、鎘鎳電池所用的水溶液電解質(zhì)有一定差距，成為阻礙鋰電池在大型電動設(shè)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(nèi)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(nèi)部的溫度可能會去到接近80℃的水平，更加加劇了電池內(nèi)部的一些副反應(yīng)發(fā)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(nèi)阻增大，倍率下降，循環(huán)性能會衰減很快。

　　鋰離子電池作為新型化學(xué)電源的一種，具有比傳統(tǒng)電源更多的優(yōu)點，被廣泛研究用于大型電動設(shè)備，但當(dāng)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(zhì)。

　　電極材料的結(jié)構(gòu)、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(dǎo)能量和穩(wěn)定性是影響電解質(zhì)的主要因素，因為它們影響著鋰離子電池的嵌鋰程度、循環(huán)性能和安全性能。

　　因此，開發(fā)利于鋰離子快速擴(kuò)散的新型電極材料和具有高傳導(dǎo)能力與穩(wěn)定性的電解質(zhì)是今后提高鋰電池高倍率性能的關(guān)鍵。