高倍率锂電芯的放电性能

TIME: 2019-10-04 新聞資訊

高倍率電池在高倍率放電時，由于極化，電壓急劇下降，需要盡量降低電池電芯的內阻。可在電極極片上焊接多只極耳，降低電池的內阻，使電流密度增大，電荷傳遞速度加快；但在實際操作過程中，正負極基體易受損，影響大電流放電的效果。

通过改变高倍率電池内部结构来提高电池的高倍率放电性能。电池采用传统的1只卷芯的电池结构，负极极耳为传统的镍极耳；而高倍率電池为了降低内阻，采用2只卷芯并联的结构，负极极耳采用导电性更好的钢带，以保证电荷的传递速度。电池和高倍率電池的内阻分别为42.5mΩ和20.2，高倍率電池的内阻比2-1电池降低了一半。

兩組電池分別以0.5C恒流充電至4.2V轉恒壓充電2h，截止電流爲0.02C（雙控制，只要一個達到限制即可，下同）；再以15C恒流放電，終止電壓爲2.75V。

普通电池由于内阻大，电压在放电瞬间即下降到2.75V以下，基本放不出电；高倍率電池虽然在放电初期电压下降较快，放电电压平台从3.7V下降到3.4V，但放电效果明显优于采用传统方式制作的电池。采用2只卷芯并联的结构，同时使用导电性更好的铜极耳，可降低电池的内阻，提高大电流放电性能。

正极活性物质与导电剂、粘结剂的配比的影响电池在大电流放电时性能，内阻极化明显，电压急剧下降，因此要通过增加导电剂来提高正负极的导电性，以减小极化电压；同时电池在大电流放电时，会出现发热现象，正负极活性物质有可能在循环过程中发生脱落。为了保证电池的正常工作电压和理想的循环寿命，需要合理地搭配活性物质、导电剂和粘结剂。本文作者研究了正极活性物质与导电剂、粘结剂的配比对电池高倍率放电性能的影响。以15C放电时，两种电池在放电瞬间都出现了电压下降，电池活性物质搭配适宜，极化程度小于普通电池，放电电压平台为3.6V，高于普通电池（3.5V）。这说明高倍率電池的正极活性物质与导电剂、粘结剂的配比，对电池的高倍率性能有明显的影响。

電池極板面密度、壓實密度的影響電池正負極板的面密度、壓實密度對電池充放電性能有很大的影響。極板的面密度、壓實密度過大，雖然有利于提高電池的能量密度，但是電解液很難滲透到極板內部，造成電池濃差極化和內阻增大，而且過于致密的活性物質在循環過程中，會由于電解液的逐漸滲入，發生溶脹，導致脫落，造成電池充放電性能的下降；極板的面密度、壓實密度太小，雖然有利于電解液的滲透和減少電極的濃差極化，並提高電池的大電流充放電性能，但電池的能量密度偏低。需要合理地設計極板的面密度、壓實密度，在保證大電流放電性能的前提下，最大限度地提高電池的能量密度。

電池的循環性能

高倍率電池在循环过程中，容量有回升的现象，但总体来说，容量下降平稳。电池循环220次，容量衰减到额定容量的87%，能满足航模等高倍率放电环境的需要。

通過改變電池卷芯的結構，從內部降低了電池的內阻，使電池能夠以15C的大電流放電。在此基礎上，通過調整活性物質與導電劑的配比，改善了放電平台；通過調整極板的面密度和壓實密度，提高了大電流放電性能。電池循環（0.5C恒流充電至4.2V轉恒壓充電2h，截止電流爲0.02C；擱置30min；15C放電，終止電壓2.75V）220次，容量衰減到額定容量的87%。

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