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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 » 锂电正极材料NCA，充放电曲线求解
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张露瀚

新虫 (正式写手)

【答案】应助回帖

你的曲线表示你的电池正极材料是非铁系电池，充电时未按标准工艺执行，你没考虑化成这个过程，也未计算你样品的实际容量，而是电池组合好后就随意充电，属于强充行为。(第一张图)

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11楼2015-07-07 09:01:38
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张露瀚

新虫 (正式写手)

【答案】应助回帖

你的曲线表示你的电池正极材料是非铁系电池，充电时未按标准工艺执行，你没考虑化成这个过程，也未计算你样品的实际容量，而是电池组合好后就随意充电，属于强充行为。(第一张图)

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12楼2015-07-07 09:03:39
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张露瀚

新虫 (正式写手)

【答案】应助回帖

你的两张图显示的信息表示你在充电时电压未控制在4.2伏，也未按容量计算所需电流。其它问题不明显。

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13楼2015-07-07 09:08:00
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ahengheng

金虫 (正式写手)

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
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。

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14楼2015-07-07 18:41:26
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letaotaoc

新虫 (初入文坛)

【答案】应助回帖

感谢参与，应助指数 +1
首先，你的截止电压在4.2V以下，不存在由于电压过高造成的问题，还是你组装电池过程中的不规范造成的。其次，你要了解NCA这种材料，它是要避免接触空气跟水分的，还有材料本省碱性很高，你应该考虑耐碱性的电解液以及粘接剂，在这方面下下功夫，应该可以改善性能的。
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15楼2015-07-07 20:40:12
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afei1231

银虫 (正式写手)
引用回帖:
5楼: Originally posted by wyy1203 at 2015-07-06 20:00:11
材料是自己做的还是从别人拿拿来的

自己做的
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16楼2015-08-01 19:50:19
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afei1231

银虫 (正式写手)
引用回帖:
7楼: Originally posted by 张露瀚 at 2015-07-07 08:40:13
锂电池首充电叫做化成工艺一般每次化成会消耗10℅的锂用于构建负极碳微球的保护膜，过充是你的充电电压高于4.2伏，就会过充，还会分解电解液，造成鼓包。(这是对于非磷酸亚铁锂电池讲的)。
...

用的LiPF6 EC+DEC，冲到4.3会分解吗，是需要单纯测电解液的CV看吗，谢谢
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17楼2015-08-01 19:52:01
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afei1231

银虫 (正式写手)
引用回帖:
8楼: Originally posted by 张露瀚 at 2015-07-07 08:45:26
电池组装要保证内部绝对无水，一般要在真空箱内真空一小时(100℃)电解液的量是先加满后浸泡6小时后再把多余的抽出。

这个在实验室很难完成，在手套箱内装电池，怎样能把多余的抽出来，是压电池的时候挤出来吗？
谢谢
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18楼2015-08-01 19:53:01
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afei1231

银虫 (正式写手)
引用回帖:
9楼: Originally posted by 张露瀚 at 2015-07-07 08:47:31
你的曲线表示你电池内水分大。

你回复的很多，非常感谢，这个水分大怎么看出来呢？你作材料是怎么控制水分的，可否赐教谢谢
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19楼2015-08-01 19:54:14
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afei1231

银虫 (正式写手)
引用回帖:
11楼: Originally posted by 张露瀚 at 2015-07-07 09:01:38
你的曲线表示你的电池正极材料是非铁系电池，充电时未按标准工艺执行，你没考虑化成这个过程，也未计算你样品的实际容量，而是电池组合好后就随意充电，属于强充行为。(第一张图)
...

标准工艺是什么？成化过程是怎么设置程序呢，这个NCA每个组分的实际容量很难确定，所以我设的0.2C,180mA/g，还望赐教如何成化，和标准工艺，谢谢
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20楼2015-08-01 19:56:57
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