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  • 限制鋰離子電池快充能力的因素是什么
    限制鋰離子電池快充能力的因素是什么
  • 限制鋰離子電池快充能力的因素是什么
  •   發(fā)布日期: 2019-01-08  瀏覽次數(shù): 1,352

    最近,美國橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室(Oak Ridge National Laboratory)和美國田納西州立大學(xué)(University of Tennessee)的研究人員針對NMC811/石墨體系的快充限制因素進(jìn)行了細(xì)致評估。

    圖文淺析

     

    首先,作者分別分析了不同充電倍率下NMC811/石墨全電池、NMC811扣電和石墨扣電的容量發(fā)揮。圖1A所示為NMC811/石墨軟包電池的充放電曲線。不難看出充電倍率越高,電池容量衰減越快:1/10C充電電池容量為197mAh/gNMC,6C充電電池容量衰減至140mAh/gNMC(72%容量保持率)。

    如圖1B所示,與全電池相比,NMC811扣電1/10C充電電池容量為197mAh/gNMC,6C充電電池容量為162mAh/gNMC(80%容量保持率)。

    圖1C為石墨的扣電充放電曲線。石墨容量隨充電倍率提高而衰減的現(xiàn)象更為顯著:1/3C充電容量為347mAh/ggraphite,1C充電容量為284mAh/ggraphite(80%容量保持率),而6C充電容量則衰減至99mAh/ggraphite(40%容量保持率)。

    以上結(jié)果證明高倍率下石墨負(fù)極的性能惡化更為嚴(yán)重,負(fù)極是限制電池快充能力的關(guān)鍵因素。

    為了進(jìn)一步準(zhǔn)確評估不同充電倍率下正、負(fù)極的容量特性及排除對電極的影響,作者取了50%SOC全電池的正、負(fù)極分別制成對稱電池。

    圖3C所示不同溫度下NMC811和石墨對稱電池的Arrhenius關(guān)系,其中斜率代表各電極的解溶劑化能。盡管Li+在石墨上的解溶劑化能較小,但考慮到石墨負(fù)極厚度大于NMC811正極厚度,高充電倍率下擴(kuò)散和鋰鹽消耗將成為限制快充的重要因素。

    增大正極負(fù)載量是提高電池能量密度的有效方式之一。但如圖3D所示,對于NMC532,隨著負(fù)載量的提高,高倍率下容量衰減愈發(fā)明顯;而由于NMC811有著更高的體積能量密度,同等負(fù)載量和高倍率下其容量衰減較NMC532弱很多。

    因此,正極材料負(fù)載量和種類也會影響電池快充特性,電池設(shè)計時也應(yīng)予以考慮。


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