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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 » 化学电源 » 磷酸铁锂电池放电特性讨论
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平凡冰雪花

木虫 (正式写手)

[交流] 磷酸铁锂电池放电特性讨论 已有1人参与

磷酸铁锂电池低温性能非常差，主要是由于磷酸铁锂在低温时较低的离子扩散性和电子导电性能显著降低引起，但实际铁锂电池的放电容量是否是由正极所限制？本人认为不一定，附图1为实验所测一款铁锂电芯，可以看出：随温度降低，锂电池放电容量显著降低，但锂电池在放电末期电压快速降低时，可以看出曲线变化较为平缓（相对于正极开路电动势），因此可以看出锂电池放电电压的变化更像是负极限制（负极脱离使得开路电压逐渐增大，当SOC<0.2时会有较大增大，导致如图1锂电池电压的变化，正极开路电压则始终保持在3.4~3.5(由于正极嵌锂<0.9)），可以解释为目前正极材料颗粒较小，虽然扩散系数较低，但较小的扩散路程缩短了Li+的扩散时间，正好弥补了扩散系数的不足，因此图1中所测电池放电容量为负极所限制；图2为该锂电芯以0.05C放电时的曲线，可以看出在放电末期锂电池电压有一个明显的拐点而后突然下降，从这可以看出突降过程放电容量<0.1，恰好跟正极开路电压的变化规律一致，因此可以得出在小倍率下，该锂电芯放电受正极限制。可以解释为负极扩散受温度影响的综合效果要比正极更加明显。
根据以上,关于铁锂电池本人想跟大家讨论以下问题：
1.目前铁锂放电特性主要是由正极还是负极限制？（还是要看放电工况来评价，比如 不同环境温度、不同倍率）
2.目前铁锂电池正极活性材料颗粒直径的选取与那些因素有关（比如高倍率可能纳米级的更加合适等），具体选择正极材料时主要依据是什么？
3.铁锂电极在低温下性能较差可以从哪几个参数来量化？（目前认为扩散系数、反应速率常数和电导受温度变化，本人认为还有其他特性参数）
请大家广泛讨论并指教！！！
磷酸铁锂电池放电特性讨论
1C.jpg


磷酸铁锂电池放电特性讨论-1
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1楼 2013-10-22 22:46:45
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yueliang806

木虫 (正式写手)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
我认为锂电池的放电受正极还是负极限制是一个有待争议的问题，因为相比而言负极是层状结构，在锂离子嵌入脱出过程中化学键的作用不强，但是正极是由化学键的形成和断裂的，所以是否可以从整个角度去考虑呢？也可能结果是二者的共同作用决定的，你上述分析的不是很懂；
上述图1中，曲线随着温度的降低变化平缓，我觉得是由于电解液随着温度的降低浓差极化增大，浓度梯度区间增大的缘故吧；
锂电池的低温性能差的原因我也在探究，有一个现象就是电池在低温下交流内阻增大了很多，但是单独的正负极片在低温下电阻变化不大，这样是否可以推测低温性能更重要的是电解液的影响呢；
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2楼2013-10-23 08:28:16
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平凡冰雪花

木虫 (正式写手)
引用回帖:
2楼: Originally posted by yueliang806 at 2013-10-23 08:28:16
我认为锂电池的放电受正极还是负极限制是一个有待争议的问题，因为相比而言负极是层状结构，在锂离子嵌入脱出过程中化学键的作用不强，但是正极是由化学键的形成和断裂的，所以是否可以从整个角度去考虑呢？也可能结 ...

低温下交流内阻增大可以从极化内阻和欧姆内阻增大来解释，低温将导致电解质电导显著减小，而电解质内阻是欧姆电阻的主要部分；其次，低温将降低固相活性颗粒的离子传输性，从而增大浓差极化。但是低温对欧姆电阻影响更加明显，对于有些小颗粒电极的话，可能浓差极化增大的就很慢了。
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3楼2013-10-24 09:05:07
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