电池极化分析及工艺改进.doc

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1、极化概念：电流通过电极时，电极偏离平衡电极电势的现象称为电池的极化。平衡电极电势是电极上无电流通过时的电极电势。根据极化产生的原因可以将极化分为浓差极化和电化学极化。浓差极化是指电极的反应发生在电极与溶液的界面上，反应的结果改变了电极表面附近溶液中离子的浓度，而离子扩散的迟滞性导致电极表面附近的溶液与溶液本体之间产生浓度差，使电压降低；电化学极化是由电解产物析出过程中某一步骤（如离子的放电、原子结合为分子、气泡的形成等）反应速率迟缓而引起电极电势偏离平衡电势的现象。由于极化作用，使阳极的极化电势高于可逆电势，阴极的极化电势低于可逆电势。电池的内阻随电池放电电流的

2、增大而增大，这主要是由于大的放电电流使得电池的极化趋势增大，并且放电电流越大，则极化的趋势就越明显，根据欧姆定律：V=E0-I×RT，内部整体电阻的增加，则电池电压达到放电截止电压所需要的时间也相应减少，故放出的容量也减少。浓差极化是电流通过电极时由于离子传导速率慢，溶液本体中的离子浓度与电极表面的离子浓度不一样造成的电极电势与平衡电极电势不相等的现象。电化学极化是由于电极本身电化学反应迟缓而引起的极化。阴极极化的结果使电极电势变得更负，阳极极化的结果使电极电势变得更正。锂离子电池实质上是一种锂离子浓差电池，锂离子电池的充放电过程为锂离子在正负极的嵌入、脱出的过

3、程，因此锂离子电池产生的极化为浓差极化。影响锂离子电池极化的因素：1、电解液的影响：电解液电导率低是锂离子电池极化发生的主要原因。在一般温度范围内，电导率要达到（3×10-3）~（2×10-2）S/cm，锂离子电池用电解液的电导率一般只有0.01～0.1S/cm,，是水溶液的百分之一。因此，锂离子电池在大电流放电时，来不及从电解液中补充Li+，会发生极化现象。提高电解液的导电能力是改善锂离子蓄电池大电流放电能力的关键因素。2、正负极材料的影响：正极材料颗粒大锂离子扩散到表面的通道加长，不利于大倍率放电，3、导电剂：正极导电剂的含量是影响高倍率放电性能的关键因素。

4、正常电池不能进行高倍率放电的主要原因是,正常正极配方中的导电剂含量不足,大电流放电时电子不能及时地转移,极化内阻迅速增大,使电池的电压很快降低到放电终止电压。4、极片厚度的影响：大电流放电的情况下，活性物质反应速度很快，要求离子能在材料中迅速的嵌入、脱出，若是极片较厚，无疑加长了离子运动的路径，增大了离子运动的阻力。但如果极片的压实密度较大，则活性物质内部离子运动的小路径、小孔隙变得更小。由于电池内阻增大与材料孔隙率减小有顺便关系，因此压实密度过大，材料与电解液之间接触面减小，电池内阻就会增大。制浆过程时间过短，浆料不匀，电池在充放电的过程中有可能出现锂离子扩散

5、速度缓慢，大电流充放电时，极化大、电阻大，电池安全性差的情况而制浆过程时间过长，浆料过细，电池的内阻则过大。其次，涂布厚度及其均一性也影响到锂离子在活性物质中的嵌入和脱出。例如负极膜较厚，不均一，因充电过程各处极化大小不同，就有可能发生金属锂在负极表面局部沉积的情况。正极片压实密度对倍率放电性能有影响，压实密度过大放电容量低，大倍率放电时放电容量少，但压实密度小未必放电容量高。5、SEI膜的影响：SEI膜的形成增加了电极/电解液界面的电阻，造成电压滞后即极化，化成电压在2.5V以上时生成SEI膜，电压在3.0~3.5V是SEI膜生成的主要阶段。电池的内阻随电池放

6、电电流的增大而增大，这主要是由于大的放电电流使得电池的极化趋势增大，并且放电电流越大，则极化的趋势就越明显，根据欧姆定律：V=E0-I×RT，内部整体电阻的增加，则电池电压达到放电截止电压所需要的时间也相应减少，故放出的容量也减少。