应《网络安全法》要求，自2017年10月1日起，未进行实名认证将不得使用互联网跟帖服务。为保障您的帐号能够正常使用，请尽快对帐号进行手机号验证，感谢您的理解与支持！

24小时热门版块排行榜    

CyRhmU.jpeg
小木虫论坛-学术科研互动平台 » 化学化工区 » 电化学 » 化学电源 » 锂离子电池负极材料的首次充放电效率为什么很重要 ？
791/2返回列表12下一页
查看: 15911  |  回复: 78
只看楼主@他人 存档 新回复提醒 (忽略) 收藏    在APP中查看
本帖产生 1 个 ECEPI ，点击这里进行查看

litao2010

金虫 (著名写手)

[交流] 锂离子电池负极材料的首次充放电效率为什么很重要 ？

我实验室做得的碳类负极材料首次效率只有50%，但是其容量高而且稳定性非常好，请问各位大侠，这样低首次效率的锂离子电池负极材料的首次充放电效率为什么很重要 ？材料能用于成品电池吗？
回复此楼

» 收录本帖的淘帖专辑推荐

纳米技术与能源及模拟 锂离子电池专题（技术答疑） 锂电-电化学 昊天子-锂电材料
聚合物锂离子电池正极材料 科研与育人 锂电新手 锂离子电池研究与应用
锂电 【锂电★保护板★PACK】 电化学基本问题 专业知识
锂离子电池等 常见的相关实验现象分析 资源 正负极材料
锂电常见问题讨论 电池负极材料 从零开始做科研 锂电世界实用贴
锂电相关饕餮O(∩_∩)O~ ate's research 锂离子电池 锂离子电池相关知识

» 本帖已获得的红花（最新10朵）

Henely

» 猜你喜欢

» 本主题相关商家推荐: (我也要在这里推广)

» 本主题相关价值贴推荐，对您同样有帮助:

» 抢金币啦！回帖就可以得到:

查看全部散金贴
1楼2012-07-13 19:35:54
已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖
回帖支持 ( 显示支持度最高的前 50 名 )

前线轨道9799

木虫 (正式写手)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
小木虫: 金币+5, 回帖也精彩 2013-03-16 16:49:26
1、所谓锂离子电池，也叫做“摇椅电池”——即锂离子在电池体系内反复地在正负极之间进行锂的嵌入和插入。
2、目前的锂离子电池体系使用嵌锂正极和石墨负极，体系用于充放电的锂离子首先从正极中出来进入负极（电池充电），放电时锂离子再从负极出来进入正极。
3、现有锂离子电池一般采用“锂离子总量限制的方式”设计锂离子电池，即一般使用有限的正极，而使用稍微过量的负极，这样从正极出来的锂离子不会使负极达到插锂饱和状态（否则将有金属锂枝晶的形成，引起安全事故）。
4、负极的首次充放电效率非常重要就是因为——在上述“锂离子总量限制的方式”的电池体系中，锂离子的总量、可用量就决定了锂离子电池的容量，最好的负极就是——充电时从正极那里得到多少锂离子，放电时就放出多少锂离子给正极。但实际情况是——电池在首次充放电过程中，负极会消耗一部分来自正极的锂离子（一般在10%以下）以形成SEI膜，这样最终能回到正极的锂离子就少了10%，电池的实际容量比理论容量也少了10%。
5、新型的负极材料（例如碳纳米管、石墨烯），其首次充放电效率很低，甚至只有30%的首次充放电效率，也就是说，用正极材料和这些负极材料匹配成电池时，70%的正极的锂离子在第一次充放电完成后就成为了负极SEI膜成分或消耗在了其它方面，而无法再回到正极。什么叫二次电池？在这种情况下，正极中的锂离子脱嵌出去而无法在从负极那里返回到正极，也就无法实现电池的应有容量，我们采用大容量负极的目的是增加电池的总体容量，但这种情况下（首次效率低），反而浪费了正极中宝贵的锂离子，降低了电池的的实际容量。
6、如果把锂离子比喻成水，而正负极是两个瓶子，正极是玻璃瓶、负极是木头瓶，而水最初在玻璃瓶里，从玻璃瓶到木头瓶，再从木头瓶回到玻璃瓶。但由于木头有一定的吸水性，第一次的时候就会有水被吸附到木头瓶上而无法回到玻璃瓶；而如果采用新型的木头瓶，虽然容量可以很大，但其本身的吸水量也很大（吸水70%），那么玻璃瓶里的水在第一次流到新型木头瓶后就有70%的水被瓶子吸收，而只有30%的水可再次回到玻璃瓶，那么玻璃瓶就有70%的水被浪费了！
7、当然，如果能提前对木头瓶进行浸水处理，再与玻璃瓶匹配，那么是可以保证正极里的水有更高的利用效率，但对锂离子电池而言，对负极的预先锂化处理还没有很好的方式在生产上得到应用。
赞一下(56人) 回复此楼

» 本帖已获得的红花（最新10朵）

菩提树
19楼2012-07-14 23:57:15
 已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖

电池小兵

铁杆木虫 (著名写手)
★
litao2010(金币+2): 谢谢参与
seagrove: ECEPI+1, 鼓励一下！应助很积极！ 2012-07-13 22:40:02
小木虫: 金币+5, 回帖也精彩 2013-03-22 09:58:52
首次效率低，实际是活性的锂离子损失了，锂离子在负极损失应该有两种：生成SEI和负极内的不可逆嵌锂。

(1)SEI膜的形成大家比较熟悉，电解液在负极界面发生反应并形成了固体界面膜。这里面有一点值得提一下，SEI的形成不仅仅是消耗电解液(如溶剂、添加剂等)，关键一点是消耗了一部分活性锂离子。

(2)不可逆嵌锂指的是部分活性锂离子进入碳负极后就不能再脱出。电池容量是由活性锂离子决定，活性锂离子来源于正极材料，用碳负极组装电池时本身是不带入锂离子的。理论上讲电池充放电时锂离子是不消耗的，充电时有正极脱出锂离子，脱出的锂离子嵌入负极；放电时则相反。而首次效率低，就是有部分锂离子从正极脱出并嵌入负极后，回不到正极了，再也不能参加充放电循环。LZ您的碳负极效率只有50%，导致正极很大部分处于脱锂离子的状态，该状态的正极的量是负极容量的50%，造成正极材料的浪费。而正极材料占全电池的Cost比较大，而且部分变成不可用，造成电池的能量密度变低。

综上，一般需要负极有较高的首次效率。

希望小兵的回帖对你有所帮助！
祝实验顺利~
赞一下(47人) 回复此楼

» 本帖已获得的红花（最新10朵）

superroc1983
6楼2012-07-13 22:38:12
 已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖

iorijim

金虫 (初入文坛)
★
litao2010(金币+2): 谢谢参与
在锂离子电池首次充放电过程中，有机电解质液会发生还原分解，形成一层覆盖在电极材料表面的钝化薄膜，通常称为固体电解质相界面膜（SEI），会对电极材料的性能产生至关重要的影响。还有就是负极材料的不可逆容量也会随之产生。
赞一下(3人) 回复此楼
12楼2012-07-14 09:01:25
 已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖

LCW1221

铁杆木虫 (正式写手)
★
litao2010(金币+2): 谢谢参与
如果你首次效率低的话，那你想要输出的能量就少了，要是相输出相同的能量就要求你增加负极的量，这就是在增加成本。所以尽可能的降低首次不可逆，提高首次效率值。
赞一下(2人) 回复此楼
7楼2012-07-13 22:48:08
 已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖

追风de老头子

金虫 (正式写手)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
引用回帖:
13楼: Originally posted by melodybusy at 2012-07-14 09:02:54
我还没开始试验,不大清楚, 请问楼主 一个简单的问题,做电池和做电容器哟什么区别吗?

电池和电容器的基本测试手段都是一样的，想CV、EIS啦！电容器和锂电的区别在它们俩的放电方式有本质的区别！
赞一下(2人) 回复此楼
20楼2012-07-15 00:26:11
 已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖

kateng0204

新虫 (小有名气)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
引用回帖:
20楼: Originally posted by 追风de老头子 at 2012-07-15 00:26:11
电池和电容器的基本测试手段都是一样的，想CV、EIS啦！电容器和锂电的区别在它们俩的放电方式有本质的区别！...

电池和电容的区别，我也不是很明白。是不是说电池放电比较平缓，电容放电迅速?还请详细说说。
赞一下(1人) 回复此楼
25楼2012-07-22 18:40:02
 已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖

zsnlm

新虫 (小有名气)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
引用回帖:
41楼: Originally posted by superroc1983 at 2013-03-21 17:34:00
“正负极能量不匹配还会导致副反应的”能量不匹配的话，可以通过改变正负极起始的质量来调整，如实现考虑到首轮不可逆情况，感觉就不存在你说的问题啦。欢迎讨论，谢谢！...

副反应发生的主要原因确实不是正负极能量不匹配。

但是负极首轮不可逆容量存在，即使负极过量，首次放电末期如何使正极完全放电？因为放电末期负极电位已经上去了，但正极还没完全嵌锂。接下来的充电过程，正极充电容量也达不到实际的容量，负极也充入相应的电量，如此下去，电池的容量不能最大发挥。

同样，如果正负极副反应程度不同，同样存在着电池容量不能发挥的问题。
赞一下(1人) 回复此楼
42楼2013-03-22 08:38:02
 已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖

janetaec

铜虫 (小有名气)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
首次效率的机理有哪些？
赞一下(1人) 回复此楼
54楼2014-08-13 18:45:35
 已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖

myqnl

铜虫 (小有名气)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
引用回帖:
6楼: Originally posted by 电池小兵 at 2012-07-13 22:38:12
首次效率低，实际是活性的锂离子损失了，锂离子在负极损失应该有两种：生成SEI和负极内的不可逆嵌锂。

(1)SEI膜的形成大家比较熟悉，电解液在负极界面发生反应并形成了固体界面膜。这里面有一点值得提一下，SEI的 ...

如何设定电池化成的充电程序呢？例如一个额定容量的电池电流设定多大？充电时间多长？第二步电流和时间？第三步的电流及时间？其化成充电曲线如何？谢谢

发自小木虫Android客户端
赞一下(1人) 回复此楼
64楼2015-12-25 11:49:28
 已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖

langzhizhou

版主 (职业作家)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
引用回帖:
65楼: Originally posted by zhuce2015 at 2016-02-16 12:02:59
为何技术人员说放电只能放出50%的锂源，否则超出后会导致结构坍塌，望帮忙解释，非常谢谢！...

这是对于不同的正极材料而言，而像LFP则是百分百的

发自小木虫IOS客户端
赞一下(1人) 回复此楼
67楼2016-02-16 16:55:14
 已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖

yuanliu1work

金虫 (著名写手)
★
litao2010(金币+2): 谢谢参与
首次都不稳定，后面能稳定到哪种程度呢。。。
赞一下 回复此楼
5楼2012-07-13 22:13:44
 已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖

suyi865

木虫 (正式写手)
★
litao2010(金币+2): 谢谢参与
引用回帖:
6楼: Originally posted by 电池小兵 at 2012-07-13 22:38:12
首次效率低，实际是活性的锂离子损失了，锂离子在负极损失应该有两种：生成SEI和负极内的不可逆嵌锂。

(1)SEI膜的形成大家比较熟悉，电解液在负极界面发生反应并形成了固体界面膜。这里面有一点值得提一下，SEI的 ...

主要是全电池中Li是从正极脱出，负极的效率只有50%，这就导致一大半的正极材料失去活性（自身的效率加负极的损失），正极的容量一般较小，价格较贵，这样的话成本立马上去。
赞一下 回复此楼
9楼2012-07-14 07:00:09
 已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖

melodybusy

木虫 (著名写手)
★
litao2010(金币+2): 谢谢参与
我还没开始试验,不大清楚, 请问楼主 一个简单的问题,做电池和做电容器哟什么区别吗?
赞一下 回复此楼
13楼2012-07-14 09:02:54
 已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖

xierui269

金虫 (小有名气)
★
litao2010(金币+2): 谢谢参与
首次50%，是硅碳材料吗
赞一下 回复此楼
16楼2012-07-14 14:28:39
 已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖

melodybusy

木虫 (著名写手)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
引用回帖:
20楼: Originally posted by 追风de老头子 at 2012-07-15 00:26:11
电池和电容器的基本测试手段都是一样的，想CV、EIS啦！电容器和锂电的区别在它们俩的放电方式有本质的区别！...

锂电池放点是怎么回事? 那电容器呢?
赞一下 回复此楼
22楼2012-07-15 19:28:22
 已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖

kateng0204

新虫 (小有名气)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
引用回帖:
6楼: Originally posted by 电池小兵 at 2012-07-13 22:38:12
首次效率低，实际是活性的锂离子损失了，锂离子在负极损失应该有两种：生成SEI和负极内的不可逆嵌锂。

(1)SEI膜的形成大家比较熟悉，电解液在负极界面发生反应并形成了固体界面膜。这里面有一点值得提一下，SEI的 ...

解释的很清楚，也让我明白了。谢谢。
赞一下 回复此楼
24楼2012-07-22 17:48:04
 已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖

long_890115

木虫 (著名写手)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
  各位大侠都很有才啊，偷学了一下。受益颇多
赞一下 回复此楼
26楼2012-08-25 08:56:42
 已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖

吴燕归来

木虫 (小有名气)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
首次充放电容量还好，但是后面衰减太快的说、、、
赞一下 回复此楼
28楼2012-10-05 18:07:39
 已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖

johnhan

铜虫 (初入文坛)
学习了
回复此楼
33楼2012-11-16 13:07:59
 已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖

405954996

铜虫 (小有名气)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
首次比较低，就会造成正极资源的浪费，首次在负极上要形成SEI膜，消耗一部分锂。这一部分不可逆，你的首次不可逆的高就会造成正极锂元素的丢失，后面再循环，容量也不上去。
赞一下 回复此楼
34楼2012-11-16 16:58:07
 已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖

314123062

木虫 (著名写手)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
引用回帖:
19楼: Originally posted by 前线轨道9799 at 2012-07-14 23:57:15
1、所谓锂离子电池，也叫做“摇椅电池”——即锂离子在电池体系内反复地在正负极之间进行锂的嵌入和插入。
2、目前的锂离子电池体系使用嵌锂正极和石墨负极，体系用于充放电的锂离子首先从正极中出来进入负极（电池 ...

玻璃瓶木头瓶的比喻很有趣，学习。
赞一下 回复此楼
35楼2012-11-21 23:06:34
 已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖

superroc1983

铁杆木虫 (著名写手)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
送鲜花一朵
引用回帖:
6楼: Originally posted by 电池小兵 at 2012-07-13 22:38:12
首次效率低，实际是活性的锂离子损失了，锂离子在负极损失应该有两种：生成SEI和负极内的不可逆嵌锂。

(1)SEI膜的形成大家比较熟悉，电解液在负极界面发生反应并形成了固体界面膜。这里面有一点值得提一下，SEI的 ...

你好！听了你的解释，还有一些不明白。
为什么SEI形成所消耗的锂离子不能使来自于溶液中呢？溶液中有大量的锂离子，消耗一些无所谓。比如石墨/Li片半电池，虽然第一次效率很低（放电450/150），但是第二次充放电容量较高（350/300），感觉性能依旧不错，似乎第一次效率低没有影响（若SEI消耗的来自于电解质中的LiPF6），这个又怎么理解呢？比较疑惑，烦请解释。非常感谢！
赞一下 回复此楼
38楼2013-03-21 05:57:00
 已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖

yymit

金虫 (小有名气)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
引用回帖:
25楼: Originally posted by kateng0204 at 2012-07-22 18:40:02
电池和电容的区别，我也不是很明白。是不是说电池放电比较平缓，电容放电迅速?还请详细说说。...

电池是化学反应，double layer电容器只是离子吸附，没有电化学反应
赞一下 回复此楼
39楼2013-03-21 08:50:11
 已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖

zsnlm

新虫 (小有名气)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
引用回帖:
38楼: Originally posted by superroc1983 at 2013-03-21 05:57:00
你好！听了你的解释，还有一些不明白。
为什么SEI形成所消耗的锂离子不能使来自于溶液中呢？溶液中有大量的锂离子，消耗一些无所谓。比如石墨/Li片半电池，虽然第一次效率很低（放电450/150），但是第二次充放电容 ...

对于电池的影响，消耗的锂离子不可逆只是笼统的说法，其实并不十分精确。负极首轮效率低，导致其可逆容量与正极材料不匹配，而锂离子电池是电压控制的，这样就在放电末期正极还没有完全嵌锂，而负极则完全脱锂，导致整个电池库伦效率降低。

而正负极能量不匹配还会导致副反应的发生。同样，正负极副反应的程度不同，同样会导致上面的情况。这也是电池材料效率的重要性所在。

只是我的理解，欢迎讨论
赞一下 回复此楼
40楼2013-03-21 09:53:26
 已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖

superroc1983

铁杆木虫 (著名写手)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
引用回帖:
40楼: Originally posted by zsnlm at 2013-03-21 09:53:26
对于电池的影响，消耗的锂离子不可逆只是笼统的说法，其实并不十分精确。负极首轮效率低，导致其可逆容量与正极材料不匹配，而锂离子电池是电压控制的，这样就在放电末期正极还没有完全嵌锂，而负极则完全脱锂，导 ...

“正负极能量不匹配还会导致副反应的”能量不匹配的话，可以通过改变正负极起始的质量来调整，如实现考虑到首轮不可逆情况，感觉就不存在你说的问题啦。欢迎讨论，谢谢！
赞一下 回复此楼
41楼2013-03-21 17:34:00
 已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖

443159811

木虫 (小有名气)
学习了
回复此楼
44楼2013-03-22 19:00:36
 已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖

追风逐雨

银虫 (正式写手)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
为什么这么强调首次效率，是因为正负极材料有一个匹配的问题，将近一半的正极活性物质不能使用，这对成本来说不可想象
赞一下 回复此楼
45楼2013-04-15 16:28:21
 已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖

ddup2007

银虫 (正式写手)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
放电电压限制也需要考虑在内
赞一下 回复此楼
46楼2013-04-16 09:55:50
 已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖

zpwzbs0620

银虫 (小有名气)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
能说的 都被说完了！
赞一下 回复此楼
47楼2013-04-16 11:44:26
 已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖

江上悲风

木虫 (著名写手)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
引用回帖:
19楼: Originally posted by 前线轨道9799 at 2012-07-14 23:57:15
1、所谓锂离子电池，也叫做“摇椅电池”——即锂离子在电池体系内反复地在正负极之间进行锂的嵌入和插入。
2、目前的锂离子电池体系使用嵌锂正极和石墨负极，体系用于充放电的锂离子首先从正极中出来进入负极（电池 ...

前线轨道回答的详细清楚，生动形象，让众人收益良多！
赞一下 回复此楼
49楼2013-05-03 09:21:46
 已阅   回复此楼   关注TA 给TA发消息 送TA红花 TA的回帖
简单回复
sesame_oil2楼
2012-07-13 20:10   回复  
litao2010(金币+2): 谢谢参与
6096445813楼
2012-07-13 20:53   回复  
litao2010(金币+2): 谢谢参与
等我的鱼4楼
2012-07-13 21:29   回复  
litao2010(金币+2): 谢谢参与
wuge4158楼
2012-07-14 00:04   回复  
litao2010(金币+2): 谢谢参与
AnnF10楼
2012-07-14 07:30   回复  
litao2010(金币+2): 谢谢参与
neu23411楼
2012-07-14 08:10   回复  
litao2010(金币+2): 谢谢参与
yanshilei12514楼
2012-07-14 09:12   回复  
litao2010(金币+2): 谢谢参与
蜗牛梦15楼
2012-07-14 09:15   回复  
litao2010(金币+2): 谢谢参与
风野天涯17楼
2012-07-14 18:38   回复  
tianyiking18楼
2012-07-14 20:35   回复  
buaa_fc21楼
2012-07-15 08:14   回复  
lywhit23楼
2012-07-15 22:19   回复  
ls200927楼
2012-09-21 17:17   回复  
renxiaohui29楼
2012-10-06 09:58   回复  
renxiaohui30楼
2012-10-06 09:58   回复  
taoshi11131楼
2012-10-06 11:11   回复  
celestory32楼
2012-11-15 10:50   回复  
huangjipeng836楼
2012-11-23 07:54   回复  
coolmoon201137楼
2012-12-21 11:53   回复  
许志新43楼
2013-03-22 18:22   回复  
2005231022348楼
2013-05-02 09:12   回复  
minilin201250楼
2013-05-07 16:45   回复  
.
相关版块跳转 我要订阅楼主 litao2010 的主题更新
791/2返回列表12下一页
普通表情 龙 兔 虎 猫 高级回复(可上传附件)
信息提示
关闭
请填处理意见
关闭