高倍率電池性能與壓實(shí)密度的關(guān)系
高倍率電池的壓實(shí)密度越大、電池吸液值越小,與電極內部結構有直接關(guān)系、電池正負極是由不同形狀和粒度的材料均勻排列在鋁箔和銅箔表面。壓實(shí)密度的差異改變了粒子之間的距離和間隙。壓實(shí)密度越大,粒子之間接觸越緊密,粒子間的距離和間隙越小。電解液是液態(tài),當注入足量的電解液時(shí)、電解液將滲透至粒子之間的間隙達到飽和狀態(tài)。粒子之間的距離和間隙越小,與電解液接觸的面積減小,吸收電解液的空間變小,相應吸收的電解液量也會(huì )減小,這也就是不同壓實(shí)密度影響電池吸液值的主要原因。當然不同的原材料因粒子形貌和結構粒度的差異也會(huì )造成吸液值的不同、對于這方面的影響還有待進(jìn)一步研究。
高倍率電池的壓實(shí)密度對電池容量及比能量的影響,相同容量設計,電池質(zhì)量接近;壓實(shí)密度不同,極片厚度存在差異、組裝成電池厚度不同。不同壓實(shí)密度對電池厚度的影響較大、厚度最大差異達0.7mm、達到電池厚度的10%;不同壓實(shí)密度對電池lC容量影響并不明顯;厚度的變化對電池體積比能量具有較大的影響,壓實(shí)密度在一定程度上影響電池的體積從而改變電池的體積比能量,從這一角度來(lái)看提高壓實(shí)密度是提高鋰離子電池體積比能量的有效方法之一。
高倍率電池的壓實(shí)密度對電池內阻的影響,不同壓實(shí)密度對電池內阻的影響,壓實(shí)密度增大在一定程度上可降低電池的內阻,正負極這種影響規律類(lèi)似。電池內阻的大小在一定程度反應電池內部導電性能的差異,在配方和原材料相同的條件下,壓實(shí)密度增大,原材料粒子間的距離減小,接觸機率越大,粒子間接觸面積也越大,導電橋梁和通道增多,電池阻抗降低,內阻減小。
高倍率電池的壓實(shí)密度對電池高倍率放電性能的影響。
壓實(shí)密度過(guò)大或過(guò)小都會(huì )影響高倍率電池的倍率放電性能,為了達到理想的大電流放電性能,壓實(shí)密度存在最佳范圍。壓實(shí)密度過(guò)大,粒子間距離減小,接觸更緊密,電子導電性增強,但離子移動(dòng)通道減小或堵塞,不利于大量離子的快速移動(dòng)從而限制其大電流放電,放電過(guò)程極化增大,放電電壓下降,放電容量減小;壓實(shí)密度過(guò)小,粒子間距離增大,離子通道增多,電解液吸液量增多,有利于離子快速移動(dòng).但因粒子間距過(guò)大粒子間接觸機率和接觸面積減小,不利于電子導電,導通性下降從而影響大電流放電,放電極化增大。所以壓實(shí)密度存在合適范圍即可保證粒子間充分接觸又不至于堵塞離子移動(dòng)通道,同時(shí)保證大電流放電時(shí)電子良好的導電性和離子的快速移動(dòng),減小放電極化,增加放電平臺電壓。
高倍率電池的壓實(shí)密度對電池高倍率循環(huán)性能的影響影響電池高倍率循環(huán)性能的因素很多,從不同壓實(shí)密度對高倍率循環(huán)性能影響的角度來(lái)看,其影響程度比較明顯。
吸液值、內阻、高倍率放電性能及中值電壓的差異都會(huì )影響鋰離子電池的高倍率循環(huán)性能,而這些因素又與壓實(shí)密度存在一定的相關(guān)性,所以壓實(shí)密度對鋰離子電池高倍率循環(huán)性能產(chǎn)生了比較復雜的影響。
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