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锂电池极化

来源:其他信息时间:2023-02-02 预览: 受欢迎:储能电池工厂

　　 Home energy storage battery FBC-HS03

当电流通过电极时，电极偏离平衡电极电位的现象称为电池极化，极化产生过电位。根据极化的原因，极化可分为欧姆极化、浓差极化和电化学极化，

(1)欧姆极化：由电池连接的各部分电阻引起。它的压降遵循欧姆定律。当电流减小时，极化立即减小，电流停止后立即消失。

(2)电化学极化：极化是由电极表面缓慢的电化学反应引起的。随着电流的减少，它以微秒为单位显着减少。

(3)浓差极化：由于离子在溶液中扩散过程缓慢，在一定电流作用下，电极表面与溶液体之间的浓度差引起极化。随着电流的减小，这种极化在宏观秒级别（从几秒到几十秒）减少或消失。

电池的内阻随着电池放电电流的增大而增大，主要是因为大的放电电流增加了电池的极化趋势，放电电流越大，极化趋势越明显，如图2所示。根据欧姆定律：V=E0-I×RT，内阻RT增加，电池电压达到放电截止电压所需时间相应减少，因此放电容量也减少。

锂离子电池本质上是一种锂离子浓缩电池。锂离子电池的充放电过程就是锂离子在正负极处嵌入和脱出的过程。影响锂离子电池极化的因素包括：

(1)电解液的影响：电解液电导率低是锂离子电池极化的主要原因。在一般温度范围内，锂离子电池电解液的电导率一般只有0.01~0.1S/cm，是水溶液的百分之一。因此，锂离子电池在大电流放电时，来不及从电解液中补充Li+，就会发生极化。提高电解液的导电性是提高锂离子电池大电流放电容量的关键因素。

(2)正负极材料的影响：正负极材料锂离子大颗粒向表面扩散的通道较长，不利于大倍率放电。

(3)导电剂：导电剂的含量是影响高倍率放电性能的重要因素。如果正极配方中导电剂含量不足，大电流放电时电子不能及时转移，内极化电阻迅速增大，使电池电压迅速下降至放电截止电压。

(4)极板设计的影响：

极板厚度：在大电流放电的情况下，活性物质的反应速度非常快，这就要求锂离子能够在材料中快速嵌入和脱除。如果极板厚，锂离子扩散路径增加，极板厚度方向会产生较大的锂离子浓度梯度。

压实密度：极片的压实密度越大，孔隙越小，锂离子在极片厚度方向的运动路径就越长。此外，如果压实密度过大，材料与电解液的接触面积会减少，电极反应位点会减少，电池的内阻也会增加。

(5)SEI膜的影响：SEI膜的形成增加了电极/电解质界面的电阻，导致电压滞后，即极化。

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2022-12-07

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