目前的锂离子电池体系使用嵌锂正极和石墨负极,体系用于充放电的锂离子首先从正极中出来进入负极(电池充电),放电时锂离子再从负极出来进入正极。 |
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现有锂离子电池一般采用“锂离子总量限制的方式”设计锂离子电池,即一般使用有限的正极,而使用稍微过量的负极,这样从正极出来的锂离子不会使负极达到插锂饱和状态(否则将有金属锂枝晶的形成,引起安全事故)。 |
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负极的首次充放电效率非常重要就是因为——在上述“锂离子总量限制的方式”的电池体系中,锂离子的总量、可用量就决定了锂离子电池的容量,最好的负极就是——充电时从正极那里得到多少锂离子,放电时就放出多少锂离子给正极。但实际情况是——电池在首次充放电过程中,负极会消耗一部分来自正极的锂离子(一般在10%以下)以形成SEI膜,这样最终能回到正极的锂离子就少了10%,电池的实际容量比理论容量也少了10%。 |
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新型的负极材料(例如碳纳米管、石墨烯),其首次充放电效率很低,甚至只有30%的首次充放电效率,也就是说,用正极材料和这些负极材料匹配成电池时,70%的正极的锂离子在第一次充放电完成后就成为了负极SEI膜成分或消耗在了其它方面,而无法再回到正极。什么叫二次电池?在这种情况下,正极中的锂离子脱嵌出去而无法在从负极那里返回到正极,也就无法实现电池的应有容量,我们采用大容量负极的目的是增加电池的总体容量,但这种情况下(首次效率低),反而浪费了正极中宝贵的锂离子,降低了电池的的实际容量。 |
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如果把锂离子比喻成水,而正负极是两个瓶子,正极是玻璃瓶、负极是木头瓶,而水最初在玻璃瓶里,从玻璃瓶到木头瓶,再从木头瓶回到玻璃瓶。但由于木头有一定的吸水性,第一次的时候就会有水被吸附到木头瓶上而无法回到玻璃瓶;而如果采用新型的木头瓶,虽然容量可以很大,但其本身的吸水量也很大(吸水70%),那么玻璃瓶里的水在第一次流到新型木头瓶后就有70%的水被瓶子吸收,而只有30%的水可再次回到玻璃瓶,那么玻璃瓶就有70%的水被浪费了! |
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当然,如果能提前对木头瓶进行浸水处理,再与玻璃瓶匹配,那么是可以保证正极里的水有更高的利用效率,但对锂离子电池而言,对负极的预先锂化处理还没有很好的方式在生产上得到应用。 |
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不是有电解液吗,里面没足够的锂离子提供吗 |
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谢谢您的回复 我仔细看看 |
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