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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 化学化工区 » 电化学 » 电化基础 » 全电池首效低是什么原因
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yulafeng

新虫 (初入文坛)

[求助] 全电池首效低是什么原因 已有3人参与

1，正常叠片全电池
      负极材料球形石墨：容量330mAh/g
      正极材料LCO：容量按155mAh/g去匹配（正极材料做半电池测试，首效约９０％，放电比容量约１５５ｍＡｈ／ｇ）。
      负极容量：正极容量=1.05左右。
      负极面积23.52 cm2，正极面积22.41cm2，因做小量实验，一片正极对一片负极叠片。
       电解液，东莞杉杉高电压电解液 ，添加10%的ＦＥＣ
      化成条件：恒流充电0.01C 至3.4V，恒流充电0.02C至3.95V
      测试条件：
      充电： 恒流0.1C至4.35V，恒压4.35V至0.01C，
      放电：0.1C放置2.75V
      首效低：80%左右
      前10个循环略有衰减，之后稳定。10次循环后，库伦效率99.5%左右。
      备注：涂布机涂布较不均匀
2，纽扣全电池1
      材料同上，电解液不变，化成测试条件不变。
      负极冲直径18mm的圆片，正极冲16mm的圆片，为保证正负极紧密接触，纽扣电池壳能放３片不锈钢片增加厚度。
      负极容量：正极容量=1.05左右。首效８０％左右。衰减情况同上。
３，纽扣全电池２
　　材料，电解液，测试化成条件，正负极面积，及组装方式均同上纽扣电池。
　 负极面容量：正极面容量=1.05左右。首效７０％左右。　
　　第二次开始库伦效率１００％左右，甚至超过１００％。

求助：如何能提高首次充放电效率？
　　
　　
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1楼 2016-08-05 14:48:27
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lsh200100

铁杆木虫 (著名写手)

红尘来去一场梦

【答案】应助回帖

★ ★ ★
感谢参与，应助指数 +1
yulafeng(louderbe代发): 金币+3 2016-08-08 10:25:22
初始充放电效率主要与负极有关，负极消耗的不可逆容量。负极过量，首次效率当然低于正极。
疑问：楼主的计算方法是否有确定没问题？

工艺没问题的话，负极和电解液都是关键，正负极界面的钝化反应。
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2楼2016-08-06 15:36:41
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tjumagpie

新虫 (小有名气)
引用回帖:
3楼: Originally posted by yulafeng at 2016-08-08 10:18:45
1，球形石墨的首效也在90%左右。
2，全电池设计应该是负极过量的吧？
3，计算按有效物质含量计算正负极材料容量。...

如果说你的涂布机不太稳定的话，N/P比1.05设计的有点小了，可以稍微大一点吧，比如1.1以保证负极过量。
另外，有可能的话，请多注一点电解液吧。
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4楼2016-08-08 11:02:30
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yulafeng

新虫 (初入文坛)
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5楼: Originally posted by liuwei2004 at 2016-08-08 13:10:51
全电池首次效率跟正负极材料都有关系，首次效率=正极效率*负极效率，钴酸锂你充到4.35V，是不是高压钴酸锂，如果不是的话很容易出现正极结构的破坏，致使首次效率低；极片之前的紧密程度，水分含量等也会影响

1，同样的材料，小量产的时候首次效率曾做到90%左右（因各种原因，只能重新摸索一遍）。如果按您的首次效率计算公式的话，负极首效90%，正极首效90%，全电池首效就只能是80%了。
2，充至4.35V是根据之前小量产的经验。之前有做过4.2V，4.25V，4.35V，最后决定按4.35V。
3，水分含量暂时还没有办法测试。不过已尽可能的按小量产的标准去做了。
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6楼2016-08-08 14:11:23
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lsh200100

铁杆木虫 (著名写手)

红尘来去一场梦

【答案】应助回帖

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6楼: Originally posted by yulafeng at 2016-08-08 14:11:23
1，同样的材料，小量产的时候首次效率曾做到90%左右（因各种原因，只能重新摸索一遍）。如果按您的首次效率计算公式的话，负极首效90%，正极首效90%，全电池首效就只能是80%了。
2，充至4.35V是根据之前小量产的经 ...

这个算法不对。从正极出来100，负极效率90%的话，还是能回去90，效率不还是90%嘛。
负极过量，不可逆消耗总量增加了，实际效率低于负极材料满充满放的效率。
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8楼2016-08-08 14:29:31
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yulafeng

新虫 (初入文坛)
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9楼: Originally posted by liuwei2004 at 2016-08-08 15:09:18
90%是充到多少V呢？一般如果钴酸锂在正常充放电范围内，效率应该比较高，全电池应该可以到达90%；还有电解液是高压电解液吗？...

1，90%是，先恒流（电流，100mA/g，截止电压4.35V），再恒压充（电压4.35V，电流截止到10mA/g)
2，放电恒流(电流100mA/g)放到2.75V
3，电解液是高电压电解液（东莞杉杉高电压电解液，另添加10%的FEC）
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10楼2016-08-08 16:41:24
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yulafeng

新虫 (初入文坛)
引用回帖:
2楼: Originally posted by lsh200100 at 2016-08-06 15:36:41
初始充放电效率主要与负极有关，负极消耗的不可逆容量。负极过量，首次效率当然低于正极。
疑问：楼主的计算方法是否有确定没问题？

工艺没问题的话，负极和电解液都是关键，正负极界面的钝化反应。

1，球形石墨的首效也在90%左右。
2，全电池设计应该是负极过量的吧？
3，计算按有效物质含量计算正负极材料容量。
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3楼2016-08-08 10:18:45
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liuwei2004

至尊木虫 (著名写手)

【答案】应助回帖

★
感谢参与，应助指数 +1
yulafeng(louderbe代发): 金币+1 2016-08-10 09:00:56
全电池首次效率跟正负极材料都有关系，首次效率=正极效率*负极效率，钴酸锂你充到4.35V，是不是高压钴酸锂，如果不是的话很容易出现正极结构的破坏，致使首次效率低；极片之前的紧密程度，水分含量等也会影响
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5楼2016-08-08 13:10:51
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yulafeng

新虫 (初入文坛)
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4楼: Originally posted by tjumagpie at 2016-08-08 11:02:30
如果说你的涂布机不太稳定的话，N/P比1.05设计的有点小了，可以稍微大一点吧，比如1.1以保证负极过量。
另外，有可能的话，请多注一点电解液吧。...

1，N/P再放大一点的话，首效会更低。
2，叠片注的电解液已经非常多了，25mAh的设计容量，注了2克的电解液。
3，纽扣电池注的电解液，只能那么多，再多的话，压紧后也会流出来啊。
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7楼2016-08-08 14:13:11
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liuwei2004

至尊木虫 (著名写手)
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6楼: Originally posted by yulafeng at 2016-08-08 14:11:23
1，同样的材料，小量产的时候首次效率曾做到90%左右（因各种原因，只能重新摸索一遍）。如果按您的首次效率计算公式的话，负极首效90%，正极首效90%，全电池首效就只能是80%了。
2，充至4.35V是根据之前小量产的经 ...

90%是充到多少V呢？一般如果钴酸锂在正常充放电范围内，效率应该比较高，全电池应该可以到达90%；还有电解液是高压电解液吗？
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9楼2016-08-08 15:09:18
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