鋰離子電池倍率性能提高方法

能量密度與倍率性能,是鋰離子電池的兩大性能指標。而二者又是一對矛盾體,在提高能量密度的同時,倍率性能會相應的減弱,要想在兩者之間找到一個平衡是非常困難的。那麼,鋰離子電池倍率性能提高方法有哪些呢?

一、材料選擇
一般來說,提升鋰離子電池倍率性能主要是從材料的選擇上入手。常溫20℃下,NCM111材料電子電導率為2.2x10-6S/cm,NCM532為1.7x10-3S/cm,NCM622為3.4x10-3S/cm,NCM811為6.3x10-3S/cm,可見,隨著鎳含量的增加,三元材料的電子電導率也明顯提高,這也表明了高鎳材料更適合作為適合高倍率型鋰離子電池正極。

鋰電池圖片

負極材料的選擇種類比較多,如納米石墨材料、鈦酸鋰、鈮鈦氧化合物NTO負極材料等,在倍率性能上都有較好的表現。鈦酸鋰納米材料由於有較大的活性面積,能降低鋰離子的擴散距離,因此鈦酸鋰電池能夠實現快速充電。

二、配方優化
配方設計是影響鋰電池倍率性能好壞的一個重要因素,在鋰離子電池內部存在“離子導電”和“電子導電”兩種導電形式,其中離子導電主要包括鋰離子在電解液、電極內部孔隙和活性物質內部的擴散,電子導電主要是活性物質顆粒之間的導電。

三、電池結構選擇
電池結構選擇對電池來說極為關鍵,因為它直接影響了電池的散熱能力。如果散熱性能不佳,熱量將會大量聚集,導致鋰離子電池內部衰降,而倍率性電池對如何控制放電過程中的溫度要求很高。

四、降低電池內阻

正常,向正極活性物質內部會添加導電劑,能降低活性物質之間、活性物質與正極基體/集流體的接觸電阻,改善正極材料的電導率,提高電池倍率性能。然而,不同材料不同形狀的導電劑,對正極材料的優化效果都不一樣。

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