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afei1231

银虫 (正式写手)

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[求助] 锂电正极材料NCA，充放电曲线求解已有4人参与

锂电正极材料NCA，充放电曲线求解
求解问题有1：首效低主要的原因

1)电池组装工艺有没有需要特别注意的，电解液量啥的？(2)样品本身的问题，是不是和Li配比有关？
问题2：电池首充正常，但是后边有过充的现象，求大侠解释，

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1楼 2015-07-06 10:22:27

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ahengheng

金虫 (正式写手)

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【答案】应助回帖

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感谢参与，应助指数 +1
MyTavel: 金币+2, ECEPI+1, 感谢交流 2015-07-07 21:07:54
afei1231: 金币+10, ★★★★★最佳答案, 很受用 2015-07-10 10:33:11
afei1231: 金币+20, ★★★★★最佳答案 2015-08-03 17:29:31

有时间了，整理了一下，过来应助。
首先，你的材料的问题远不止你的帖子中说的那两个，我还看到两个：首周的充电平台抬高和后续恒压充电的锂离子动力学性能不足。
下面开始干货。
第一，电池的首效问题涉及材料合成，配比，配浆和组装四大过程的调控。合成过程的投料比和最终的元素比例不能相差太多，尤其是NCA这种高镍材料，一旦比例失控，那么就有结构就有失效的危险，特别是锂镍的混排度会严重干扰脱嵌过程。后期的焙烧制度又是一个对结构影响很大的过程，必须要看到气氛和温度的影响极大的涉及到颗粒的空隙度和吸水性等问题。混锂就更不必说了，真实的混锂量相当重要，因为会涉及到容量的表达和脱嵌的量。配浆的吸水性和pH的控制问题，小木虫上大牛都有分析过，电池的装备过程有电解液溢出和隔膜短路两大问题，这些都是影响首效的因素。
第二，后续的过充问题。很简单，就我一个人注意到你的充电曲线越来越不正常吗？看第三周，你可以看到本来应该在4.2伏直线上升的曲线突然平缓，这个直接原因不是你的锂发生脱嵌，而是电解液（是LiPF6吗？）发生反应产生容量，然后到了恒压阶段停留时间越来越长说明动力学越来越差这个后面会讲，然后放电容量并没有随着充电容量升高很好的说明了多余的容量是来自电解液而不是材料本身，因为多余的锂离子在回迁的过程并没有进入正极本体。
第三，恒压确实能帮助化成过程，这个是共识，但同时也是你电池的扁桃体，如果恒压时间自动拉长说明这是动力学过程失活也要引起注意。一般恒压的最小电流是为恒电流的10%左右，达到最小电流的时间越长说明暂态的过程越长，锂离子扩散系数越低，自然动力学能力降低。
第四，首周的平台电位飘高。这个问题其实比较严重，这是一个电池响应能力的表现，因为首周充电过程的活化不充分或者SEI膜没有激活的原因，电极电位一路飙升越过了Ni的氧化平台，然后突然返回最近电位对镍开始氧化会造成首周的放电容量降低首效降低自己晶格内部不可逆缺陷的产生。
希望对你有帮助，如果你还想继续使用那两颗电池，建议你把后续电压降到4.1伏然后循环5到10周以后再恢复正常。

[ 发自小木虫客户端 ]