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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 » 锂离子浓度积累造成的电压变化 浓度积累在哪里？
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zzhfzzhf

新虫 (小有名气)

[求助] 锂离子浓度积累造成的电压变化 浓度积累在哪里？

LPF锂电池充放电时，开始电压有一个缓变阶段，这个是浓度极化造成的，这个浓度变化主要在哪里？在电极材料内部还是电解液or隔膜or固液界面？负极是锂片。大电流小电流各怎样？

[ Last edited by zzhfzzhf on 2012-1-29 at 22:32 ]
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1楼 2012-01-29 22:25:45
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dhqdqk

金虫 (正式写手)

【答案】应助回帖

感谢参与，应助指数 +1
zzhfzzhf(金币+1): ★有帮助 2012-01-30 12:50:34
缓变阶段是钴酸锂的嵌锂曲线本身就有，非浓差极化造成。锂离子电池里浓差极化的影响较小，不如欧姆极化大，看极化严重程度方法有2种，一是看放电结束时高出电压（比如，设定为3.0V，但结束时实测在于3.0V），二是看充电时恒压阶段充电比例（当然也可以看电压，不过不太准）
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2楼2012-01-30 10:09:50
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zzhfzzhf

新虫 (小有名气)
引用回帖:
2楼: Originally posted by dhqdqk at 2012-01-30 10:09:50:
缓变阶段是钴酸锂的嵌锂曲线本身就有，非浓差极化造成。锂离子电池里浓差极化的影响较小，不如欧姆极化大，看极化严重程度方法有2种，一是看放电结束时高出电压（比如，设定为3.0V，但结束时实测在于3.0V），二是 ...

用的是磷酸铁锂，小电流工作时，电压先是有阶跃，是欧姆阻抗压降，再是缓变，我认为是浓度积累，这个持续时间根据电流而定，小电流的话可以持续几个小时，最后电压比较平稳（还没达到充满或放完）。这个浓度积累找不到文献支持，不太确定。有的文献说是正极与电解液锂浓度差，或者说是正极与负极锂的活度对数差，就没有针对活动的锂离子进行讨论的。
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3楼2012-01-30 12:49:17
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zzhfzzhf

新虫 (小有名气)
怎么扣我的金币10多分呢？我只送金币1分啊
可怜穷的想找本文献都不够金币，还扣我那么多。
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4楼2012-01-30 12:54:57
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dhqdqk

金虫 (正式写手)
引用回帖:
3楼: Originally posted by zzhfzzhf at 2012-01-30 12:49:17:
用的是磷酸铁锂，小电流工作时，电压先是有阶跃，是欧姆阻抗压降，再是缓变，我认为是浓度积累，这个持续时间根据电流而定，小电流的话可以持续几个小时，最后电压比较平稳（还没达到充满或放完）。这个浓度积累 ...

浓差极化是指阴阳极附近的离子浓度的差。
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5楼2012-01-30 17:57:00
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dhqdqk

金虫 (正式写手)
引用回帖:
3楼: Originally posted by zzhfzzhf at 2012-01-30 12:49:17:
用的是磷酸铁锂，小电流工作时，电压先是有阶跃，是欧姆阻抗压降，再是缓变，我认为是浓度积累，这个持续时间根据电流而定，小电流的话可以持续几个小时，最后电压比较平稳（还没达到充满或放完）。这个浓度积累 ...

最好截个图；有可能是仪器测试电压误差的问题，可以看下突变处电压变化大小，不是很大的话，如在2mV内，算是仪器的问题吧。
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6楼2012-01-30 18:44:25
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linnxy

木虫 (正式写手)
浓度差 主要 集中在 极片 和 电解液 的 界面处，
电流越大，浓度差越大
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Linn
7楼2012-01-30 21:04:38
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zzhfzzhf

新虫 (小有名气)
引用回帖:
7楼: Originally posted by linnxy at 2012-01-30 21:04:38:
浓度差 主要 集中在 极片 和 电解液 的 界面处，
电流越大，浓度差越大

我认为是在LiFePO4电极材料上的锂离子积累，特别是小电流时。
因为半电池的关键步骤就是锂离子的扩散机制，电解液，隔膜很多文献上说足以应付很大电流密度，所以在这些附近的极化可以忽略，主要是电极材料上的极化。
还有，界面极化的话，响应速度应该比较快，而材料内部锂离子浓度积累较慢，测量的曲线缓变时间较长，小电流的话，可以有几个小时。我的考虑是，材料内部锂离子浓度影响嵌入速度，稳定时达到一个动态平衡。

图不在这个电脑上，不便请见谅。
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8楼2012-01-31 21:36:14
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zzhfzzhf

新虫 (小有名气)
引用回帖:
6楼: Originally posted by dhqdqk at 2012-01-30 18:44:25:
最好截个图；有可能是仪器测试电压误差的问题，可以看下突变处电压变化大小，不是很大的话，如在2mV内，算是仪器的问题吧。

图不在这个电脑，不便见谅。对电池有一定研究的应该看得明白。
电压变化大小与电流有关，电流在uA，电压mV。
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9楼2012-01-31 21:53:06
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zzhfzzhf

新虫 (小有名气)
引用回帖:
9楼: Originally posted by zzhfzzhf at 2012-01-31 21:53:06:
图不在这个电脑，不便见谅。对电池有一定研究的应该看得明白。
电压变化大小与电流有关，电流在uA，电压mV。

图画得比较理想，最终电压也不会很平直，以更慢的速度下降。
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10楼2012-01-31 21:57:31
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