高倍率鋰電芯的放電性能

高倍率電池在高倍率放電時(shí)，由于極化，電壓急劇下降，需要盡量降低電池電芯的內阻?？稍陔姌O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(shí)際操作過(guò)程中，正負極基體易受損，影響大電流放電的效果。

通過(guò)改變高倍率電池內部結構來(lái)提高電池的高倍率放電性能。電池采用傳統的1只卷芯的電池結構，負極極耳為傳統的鎳極耳;而高倍率電池為了降低內阻，采用2只卷芯并聯(lián)的結構，負極極耳采用導電性更好的鋼帶，以保證電荷的傳遞速度。電池和高倍率電池的內阻分別為42.5mΩ和20.2，高倍率電池的內阻比2-1電池降低了一半。 兩組電池分別以0.5C恒流充電至4.2V轉恒壓充電2h，截止電流為0.02C(雙控制，只要一個(gè)達到限制即可，下同);再以15C恒流放電，終止電壓為2.75V。 普通電池由于內阻大，電壓在放電瞬間即下降到2.75V以下，基本放不出電;高倍率電池雖然在放電初期電壓下降較快，放電電壓平臺從3.7V下降到3.4V，但放電效果明顯優(yōu)于采用傳統方式制作的電池。采用2只卷芯并聯(lián)的結構，同時(shí)使用導電性更好的銅極耳，可降低電池的內阻，提高大電流放電性能。 正極活性物質(zhì)與導電劑、粘結劑的配比的影響電池在大電流放電時(shí)性能，內阻極化明顯，電壓急劇下降，因此要通過(guò)增加導電劑來(lái)提高正負極的導電性，以減小極化電壓;同時(shí)電池在大電流放電時(shí)，會(huì )出現發(fā)熱現象，正負極活性物質(zhì)有可能在循環(huán)過(guò)程中發(fā)生脫落。為了保證電池的正常工作電壓和理想的循環(huán)壽命，需要合理地搭配活性物質(zhì)、導電劑和粘結劑。本文作者研究了正極活性物質(zhì)與導電劑、粘結劑的配比對電池高倍率放電性能的影響。以15C放電時(shí)，兩種電池在放電瞬間都出現了電壓下降，電池活性物質(zhì)搭配適宜，極化程度小于普通電池，放電電壓平臺為3.6V，高于普通電池(3.5V)。這說(shuō)明高倍率電池的正極活性物質(zhì)與導電劑、粘結劑的配比，對電池的高倍率性能有明顯的影響。 電池極板面密度、壓實(shí)密度的影響電池正負極板的面密度、壓實(shí)密度對電池充放電性能有很大的影響。極板的面密度、壓實(shí)密度過(guò)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(guò)于致密的活性物質(zhì)在循環(huán)過(guò)程中，會(huì )由于電解液的逐漸滲入，發(fā)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(shí)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，并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(shí)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(huán)性能 高倍率電池在循環(huán)過(guò)程中，容量有回升的現象，但總體來(lái)說(shuō)，容量下降平穩。電池循環(huán)220次，容量衰減到額定容量的87%，能滿(mǎn)足航模等高倍率放電環(huán)境的需要。 通過(guò)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(guò)調整活性物質(zhì)與導電劑的配比，改善了放電平臺;通過(guò)調整極板的面密度和壓實(shí)密度，提高了大電流放電性能。電池循環(huán)(0.5C恒流充電至4.2V轉恒壓充電2h，截止電流為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%。