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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 » 电分析测试 » 【讨论】Li离子二次电池的库伦效率
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maike01

金虫 (正式写手)

[交流] 【讨论】Li离子二次电池的库伦效率 已有6人参与

大家好，想请教一下，Li离子二次电池的库伦效率问题。
我们实验室所做的Li离子二次电池是半电池，结构为负极材料、隔膜、Li片，中间有电解液和填充材料。这样的电池与商用的二次电池是不同的。商用结构为正极材料、隔膜、负极材料，中间有电解液。
商用的二次电池刚组装好是没有电压的，需要先进行充电，然后再放电。
而我们所做的半电池是有初始电压的，在循环测试过程中是先放电，然后再充电。
充电对应于Li离子从负极材料中脱嵌，放电对应于Li离子的嵌入。
按照Li离子二次电池最基本的理解，效率就是放电值除以充电值。因为充电的目的是为了放电使用。对于商用的，觉得这种计算也很合理，先是充电，然后放电。

课时对于半电池而言，先是个放电过程，这怎么来计算呢，我看测试系统自己计算是通过首次放电来除以首次充电值的，这个对于半电池的Li离子嵌入和脱嵌而言是合情合理的。只是这样出来的值一般刚开始都比较离谱，后面当然比较稳定。是不是采用这种计算方法，我们应该用第一次的充电值和第二次的放电值来进行比较啊，因为首次放电一般是不可逆的哈。具体比较方法是不是也可以用第2次的放电值除以第一次的充电值，以此类推啊？
一般文献当中没有仔细说具体的库伦效率计算细节，请大家多多指点！
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1楼 2010-03-06 11:45:17
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tianyingge

银虫 (小有名气)
maike01(金币+1):谢谢 2010-03-07 08:18
首先，我觉得你这个是锂电池，不算锂离子电池吧。
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2楼2010-03-06 15:19:20
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tianyingge

银虫 (小有名气)
库伦效率=放电容量/充电容量，若是恒流过程，容量=电流*时间
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3楼2010-03-06 15:22:23
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585685

木虫 (著名写手)
maike01(金币+2):谢谢 2010-03-07 08:18
我尊重实验结果。我只发表我的看法。

对于负极材料，半电池第一次放电过程其实对于全电池而言是充电过程及金属锂离子到负极材料的过程，而第一次充电过程其实对全电池是放电过程。所以表面上Q效率=
充电容量/放电容量，其实对全电池是Q=放电容量/充电容量，第一次Q很可能很低，20%左右也很正常。

而且，我认为如果算Q忽略第一次放电，也很可能忽略掉其他一些电池反应细节，包括SEI膜生成等。

期待其他见解。
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说了多少回了!!!!!!!!做人要厚道!!!!!!!
4楼2010-03-06 16:55:44
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maike01

金虫 (正式写手)
关于Li电和Li离子电池的差别，一个是不包含Li离子的，称为Li电，只要含有Li离子的，都称为Li离子电池。我这样理解不知道大家有么有什么不同的看法。
实验室所做的电池很多都是半电池。用Li片作为一种电极材料，因为它是电压最低的材料。当然也可以做全电池，不过Li离子电池的关键在于电极材料，而它包括正极和负极，半电池属于材料研究，全电池的性能由两种材料共同决定，属于应用研究。实验室一般都偏重于基础材料研究，因此做半电池居多。
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5楼2010-03-07 08:23:28
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maike01

金虫 (正式写手)
谢谢4楼的热心回复。在测试软件上面的效率来源于首次放电容量除以首次充电容量。
比如我的第一次库伦效率就是150左右，第一次放电容量3000左右，第一次充电容量2000多。我觉得是软件默认为全电池来处理的，因此出现了问题，对吧。我们在处理半电池的时候是不是应该倒过来除呢，用首次充电的来除以首次放电的。

我设置的循环工步是搁置、恒流放电、搁置、横流充电、搁置、循环
最后显示完成时候的步骤是横流充电。

[ Last edited by maike01 on 2010-3-7 at 08:30 ]
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6楼2010-03-07 08:28:06
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585685

木虫 (著名写手)
maike01(金币+2):谢谢 2010-03-07 15:11
个人理解，对，系统是默认全电池来说充放电的，所以看充放电主要是看正极还是负极材料以及嵌锂还是脱锂过程，对正极材料半电池研究，放电那就是放电，对负极材料半电池研究，一开始放电其实对于全电池是充电过程，但是文献上对负极材料半电池研究一般就按仪器说的来即，2-0V为放电，0-2V为充电。
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7楼2010-03-07 12:01:20
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585685

木虫 (著名写手)
最后显示完成时候的步骤是横流充电，，是这样的
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8楼2010-03-07 12:02:07
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maike01

金虫 (正式写手)
“但是文献上对负极材料半电池研究一般就按仪器说的来即，2-0V为放电，0-2V为充电”。这个应该本身也不会有问题的啊。这与计算库伦效率有关系吗？

在计算负极材料库伦效率的时候是否用充电容量除以放电容量呢？
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9楼2010-03-07 15:15:16
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pfofp

至尊木虫 (职业作家)
maike01(金币+2):谢谢。 2010-03-11 13:38
我认为：效率=第二次的放电值/用第一次的充电值
因为负极材料本身不含锂，首次放电是从金属Li中取锂，以后的各步充放电循环 用的就是这部分里在正-负极之间反复脱-嵌（即所谓的摇椅电池）。虽然材料是为做负极材料而研究的，但在半电池测试时，它的角色其实是正极
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10楼2010-03-07 15:41:23
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