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锂电池放电曲线周全剖析
公布工夫:2019-3-13 10:17:41      点击次数:21

文章测定电池的放电曲线,是研讨电池机能的根基要领之一,凭据放电曲线,能够判定电池事情机能是不是稳固,和电池在稳固事情时所许可的最大电流。本文具体周全天引见锂离子电池放电曲线的基础知识。因为作者程度有限,文中毛病之处,接待指摘斧正。本文较少,10000多字,主要内容包孕:


1 电池的电压

1.1 锂离子电池质料的电极电位

1.2 电池的开路电压

1.3 电池极化

1.4 电池的事情电压

2 放电测试基本原理

2.1 放电测试形式

2.2 放电曲线包含的信息

2.3 放电曲线的根基情势

3 放电曲线的微分处置惩罚

 

锂离子电池放电时,它的事情电压老是跟着工夫的连续而络续发作转变,用电池的事情电压做纵坐标,放电工夫,或容量,或荷电状况(SOC),或放电深度(DOD)做横坐标,绘制而成的曲线称为放电曲线。要熟悉电池的放电特性曲线,起首需求从道理上明白电池的电压。

 

1 电池的电压

 

电极回响反映要构成电池必需知足以下前提:化学反应中落空电子的历程(即氧化历程)和获得电子的历程(即复原回响反映历程)必需分开在两个差别地区中停止,那区分于一样平常的氧化复原回响反映;两电极的活性物资停止氧化复原反应时所需的电子必需由外电路通报,那区分于金属腐蚀历程的微电池回响反映。电池的电压是正极取负极之间的电势差,详细的要害参数包孕开路电压、事情电压、充放电停止电压等。

 

1.1 锂离子电池质料的电极电位

 

电极电位是指固体质料浸于电解质溶液中,显现出电的效应,即金属的外面取溶液间发生的电位差,这类电位差称为金属在此溶液中的电位或电极电位。简朴道电极电位是示意某种离子或原子得到电子而被复原的趋向。

 

因而,对某种正极或负极质料来讲,当处于有锂盐的电解质中时,其电极电位示意成:



个中,φc即是这类物资显示出来的电极电位。表1中所列的尺度电极电势(25.0℃,101.325kPa)是相对尺度氢电极电势的值。尺度氢电极电势被划定为0.0V。

 

表1  常见的质料在水溶液中的尺度电极电势


1.2 电池的开路电压

 

电池电动势是凭据电池回响反映,运用热力学要领停止盘算的理论值,即电池在断路时处于可逆均衡状况下,正负极之间的均衡电极电势之差,是电池能够给出电压的极大值。而实际上,正负极在电解液中并不一定处于热力学平衡状况,即电池的正负极在电解质溶液中所竖立的电极电势一般并不是均衡电极电势,因而电池的开路电压一样平常均小于它的电动势。关于电极回响反映:

思索反应物组分的非标准状况和活性组分的活度(或浓度)随时间的转变,接纳能斯特方程批改电池现实开路电压:

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个中,R是气体常数,T是回响反映温度,a是组分活度或浓度。电池的开路电压取决于电池正负极质料的性子、电解质和温度前提等,而取电池的多少构造和尺寸巨细无关。

 

锂离子电极质料制备成极片,取金属锂片组装成钮扣半电池,能够测得电极质料在差别的SOC状况下的开路电压,开路电压曲线是电极质料荷电状况的回响反映,图1是磷酸铁锂电极质料的开路电压曲线,从开路电压曲线能够判断电极质料的对应的脱嵌锂状况。而电池的开路电压曲线是正负极质料信息的叠加状况。

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电池储存历程中开路电压会下落,但幅度不会很大,若是开路电压下落速度过快或幅度过大属非常征象。 南北极活性物资外面状况转变及电池自放电是开路电压在储存中下落的主要原因,详细包孕正负极质料外面膜层的转变;电极热力学不稳定性形成的电位转变;金属异物杂质的消融取析出;正负极之间隔阂形成的微短路等。锂离子电池在老化时, K值(电压降)的转变恰是电极质料外面SEI膜的构成和稳固历程,若是电压降太大,阐明内部存在微短路,判断电池为不合格品。

 

1.3 电池极化

 

电流经由过程电极时,电极偏离均衡电极电势的征象称为极化,极化发生过电势。凭据极化发生的缘由能够将极化分为欧姆极化、浓差极化和电化学极化,图2是电池典范的放电曲线及种种极化对电压的影响。


图2 典范放电曲线及极化

 

(1)欧姆极化:由电池衔接各部分的电阻形成,其压降值遵照欧姆定律,电流减小,极化立刻减小,电流住手后立刻消逝。

(2)电化学极化:由电极外面电化学反应的缓慢性形成极化。跟着电流变小,在微秒级内明显低落。

(3)浓差极化:因为溶液中离子散布历程的缓慢性,形成在肯定电流下电极外面取溶液本体浓度差,发生极化。这类极化跟着电流下落,在宏观的秒级(几秒到几十秒)上低落或消逝。

 

电池的内阻随电池放电电流的增大而增大,那重要是因为大的放电电流使得电池的极化趋向增大,而且放电电流越大,则极化的趋向就越显着,如图3所示。凭据欧姆定律: V=E0-I×RT,内部整体电阻RT的增添,则电池电压到达放电停止电压所需求的工夫也响应削减,故放出的容量也削减。


图3 电流密度对极化的影响

 

锂离子电池实质上是一种锂离子浓差电池,锂离子电池的充放电历程为锂离子在正负极的嵌入、脱出的历程。影响锂离子电池极化的身分包孕:


(1)电解液的影响:电解液电导率低是锂离子电池极化发作的主要原因。在一样平常温度范围内,锂离子电池用电解液的电导率一样平常只要0.01~0.1S/cm,,是水溶液的百分之一。因而,锂离子电池在大电流放电时,来不及从电解液中增补Li+,会发作极化征象。进步电解液的导电才能是改进锂离子电池大电流放电才能的关键因素。


(2)正负极质料的影响:正负极质料颗粒大锂离子散布到外面的通道加长,不利于大倍率放电。


(3)导电剂:导电剂的含量是影响下倍率放电机能的主要身分。若是正极配方中的导电剂含量缺乏,大电流放电时电子不克不及实时天转移,极化内阻敏捷增大,使电池的电压很快低落到放电停止电压。


(4)极片设想的影响:


极片厚度:大电流放电的状况下,活性物资反应速度很快,要求锂离子能在质料中敏捷的嵌入、脱出,如果极片较厚,锂离子散布的途径增添,极片厚度偏向会发生很大的锂离子浓度梯度。

压真密度:极片的压真密度较大,孔隙变得更小,则极片厚度偏向锂离子活动的途径更长。别的,压真密度过大,质料取电解液之间打仗面积减小,电极回响反映场合削减,电池内阻也会增大。


(5)SEI膜的影响:SEI 膜的构成增添了电极/电解液界面的电阻,形成电压滞后即极化。

 

1.4 电池的事情电压

 

事情电压又称端电压,是指电池在事情状况下即电路中有电流流过期电池正负极之间的电势差。在电池放电事情状况下,当电流流过电池内部时,需战胜电池的内阻所形成阻力,会形成欧姆压降和电极极化,故事情电压老是低于开路电压,充电时则与之相反,端电压老是高于开路电压。即极化的效果使电池放电时端电压低于电池的电动势,电池充电时,电池的端电压高于电池的电动势。

 

因为极化征象的存在,会致使电池在充放电历程中瞬时电压取现实电压会发生肯定的偏向。充电时,瞬时电压略高于现实电压,充电完毕后极化消逝,电压回落;放电时,瞬时电压略低于现实电压,放电完毕后极化消逝,电压上升。


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图4 电池电压的构成及其取事情电流的干系

 

综合以上所述,电池端电压的构成如图4所示,表达式为:


个中,E+、E—离别示意正、负极的电势,E+0、E—0离别示意正、负极的均衡电极电势,VR示意欧姆极化电压,η+、η—离别示意正、负极的过电势。

2 放电测试基本原理

 

根基相识电池的电压以后,我们最先剖析锂离子电池的放电曲线。放电曲线根基反应电极的状况,是正负两个电极状况转变的叠加。图5是常见贸易锂离子电池的典范恒放逐电测试的电流和电压曲线。充放电测试时,装备对电池施加肯定的载荷,凭据设定的数据纪录前提纪录电压随时间的演化历程和电流随时间的演化历程。


图5 常见贸易电池的典范放电的电流和电压曲线。(图片来源于数码之家)

在全部放电历程中锂离子电池的电压曲线能够分为 3 个阶段:


1)电池在初始阶段端电压快速下落,放电倍率越大,电压下落的越快;

2)电池电压进入一个迟缓转变的阶段,那段工夫称为电池的平台区,放电倍率越小,平台区连续的工夫越少,平台电压越下,电压下落越迟缓。

3) 在电池电量靠近放完时, 电池负载电压最先急剧下落直至到达放电停止电压。

 

测试时,采集数据的体式格局有两种:


(1)凭据设定的工夫距离Δt采集电流,电压和工夫等数据;(2)凭据设定电压转变差ΔV采集电流,电压和工夫数据。充放电装备的精度重要包孕电流精度、电压精度、工夫精度。表2是某款充放机电的装备参数,个中,% FS 示意齐量程的百分数,0.05%RD是指丈量的偏差在读数的0.05%范围内。 

表2 某款充放机电的装备参数


充放电装备一样平常接纳数控恒流源替代负载电阻做负载,使电池的输出电压取回路中串连电阻或寄生电阻无关,而只取电池等效的幻想电压源的电压E 和内阻r 和回路电流 I 相干。若是运用电阻做负载,设电池等效的幻想电压源的电压为E,内阻为 r,负载电阻为R,用电压表丈量负载电阻两头的电压,如图6上图所示。然则,实际情况下,电路中存在引线电阻和夹具打仗电阻(同一为寄生电阻)图 6上图的等效电路图为图6下图所示。实际情况下不可避免天引入了寄生电阻,从而使总的负载电阻变大,然则丈量的电压是负载电阻R 两头的电压,因而引入了偏差。

图6 电阻放电法道理框图和现实等效电路图(来源于参考文献)

当电流为I1的恒流源作为负载时,恒流源负载原理图和现实等效电路图如图7所示。E、I1为恒定值,r在肯定时间内稳定。

由以上公式可知A、B两点电压为恒定值,即电池的输出电压取回路中串连电阻的巨细无关,固然也便取寄生电阻无关。别的,四端子丈量体式格局能够实现对电池输出电压的较正确丈量。

图7 恒流源负载等效道理框图和现实等效电路图(来源于参考文献)


恒流源是一种能背负载供应恒定电流的电源装配,在外界电网电源发生颠簸和阻抗特性发作转变时它仍能使输出电流连结恒定。

 

2.1 放电测试形式

 

充放电测试装备一样平常运用半导体器件作为通流元件,经由过程调解半导体器件的掌握旌旗灯号,能够模仿出恒流,恒压,恒阻等多种差别特性的负载。锂离子电池放电测试形式重要包孕恒放逐电、恒阻放电、恒功率放电等。在各放电形式下借能够分出一连放电和距离放电,个中凭据工夫的是非,距离放电又能够分为间歇放电和脉冲放电。放电测试时,电池凭据设定的形式停止放电,到达设定的前提后住手放电,放电停止前提包孕设定电压停止、设定工夫停止、设定容量停止,设定背电压梯度停止等。电池放电电压的转变取放电轨制有关,即放电曲线的转变借受放电轨制的影响,包孕:放电电流,放电温度,放电停止电压;间歇照样一连放电。放电电流越大,事情电压下落越快;随放电温度的增添,放电曲线转变较陡峭。

 

(1)恒放逐电


恒放逐电时,设定电流值,然后经由过程调治数控恒流源来到达那一电流值,从而实现电池的恒放逐电,同时采集电池的端电压的转变,用来检测电池的放电特性。恒放逐电是放电电流稳定,然则电池电压连续下落,以是功率连续下落的放电。图5就是锂离子电池恒放逐电的电压和电流曲线。因为用恒电流放电,工夫坐标轴很容易转换为容量(电流取工夫的乘积)坐标轴。图8是恒放逐电时电压-容量曲线。恒放逐电是锂离子电池测试中最常运用的放电体式格局。

图8 差别倍率下的恒流恒压充电、恒放逐电曲线(来源于参考文献)

(2)恒功率放电


恒功率放电时,起首设定恒功率的功率值P,并采集电池的输出电压U。在放电历程中,要求P恒定稳定,然则U是络续转变的,以是需求凭据公式I = P / U络续天调治数控恒流源的电流I以到达恒功率放电的目标。连结放电功率稳定,果放电历程中电池的电压连续下落,以是恒功率放电中电流是连续上升的。因为用恒功率放电,工夫坐标轴很容易转换为能量(功率取工夫的乘积)坐标轴。图9是锂离子电池典范的恒功率充、放电曲线。

图9 差别倍率下的恒功率充、放电曲线(来源于参考文献)

 

恒放逐电和恒功率放电对照[3]

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图10 差别倍率下的(a)充放电容量图;(b)充放电曲线图

图10是磷酸铁锂电池两种形式下差别倍率充放电测试效果。凭据图10(a)的容量曲线,恒流形式下跟着充放电电流的增大,电池现实充放电容量均逐步变小但转变幅度相对较小。恒功率形式下电池的现实充放电容量也随功率的增添而逐步减小,且倍率越大,容量衰减越快。1 h 率放电容量较恒流形式为低。同时,当充放电倍率低于5 h 率时,恒功率条件下电池容量较下,而高于5 h 率时则恒流条件下电池容量较下。

 

从图10(b)所示的容量-电压曲线能够看出,在低倍率条件下,磷酸铁锂电池两种形式容量-电压曲线靠近,且充放电电压平台转变不大,但在下倍率条件下,恒流-恒压形式的恒压工夫显着加长,且充电电压平台显着降低,放电电压平台显着低落。

 

(3)恒阻放电


恒阻放电时,起首设定恒定的电阻值R,采集电池的输出电压U,在放电历程中,要求R恒定稳定,然则U是络续转变的,以是需求凭据公式I=U/R络续天调治数控恒流源的电流I值以到达恒电阻放电的目标。电池的电压在放电历程是一向在下落的,电阻稳定,以是放电电流I也是一个下落的历程。 

 

(4)一连放电、间歇放电和脉冲放电


电池在恒电流、恒功率和恒电阻三种体式格局下放电的同时,应用准时功用以实现一连放电、间歇放电和脉冲放电的掌握。图11 是典范脉冲充放电测试的电流曲线和电压曲线。

图11 典范脉冲充放电测试的电流曲线和电压曲线

2.2 放电曲线包含的信息

 

放电曲线是指放电历程中,电池的电压、电流、容量等随时间的转变的曲线。充放电曲线中所包含的信息异常雄厚,详细包孕容量,能量,事情电压及电压平台,电极电势取荷电状况的干系等。放电测试时纪录的重要数据就是电流和电压的工夫演化,从这些根蒂根基数据能够获得许多参数,以下具体引见放电曲线可以或许获得的参数。

 

(1)电压


锂离子电池放电测试中,电压参数重要包孕电压平台、中值电压、均匀电压、停止电压等。

 

平台电压是指电压转变最小而容量转变较大时对应的电压值,能够经由过程dQ/dV的峰值得出。


中值电压是电池容量一半时对应的电压值,关于平台对照显着的质料,如磷酸铁锂和钛酸锂等,中值电压就是平台电压。


均匀电压是电压-容量曲线的有效面积(即电池放电能量)除以容量,盘算公式为Ü = ∫U(t)*I(t)dt / ∫I(t)dt。


停止电压是是指电池放电时许可的最低电压,若是电压低于放电停止电压后继承放电,电池两头的电压会敏捷下落,构成过分放电,过放电能够形成电极活性物资毁伤,落空回响反映才能,使电池寿命收缩。

 

如第一部分所述,电池的电压取正负极质料的荷电状况及电极电势相干。

 

(2)容量和比容量

 

电池容量是指肯定放电轨制下(在肯定的放电电流I,放电温度T,放电停止电压V前提),电池所放出的电量,表征电池贮存能量的才能,单元是Ah或C。容量受许多引素的影响,如:放电电流、放电温度等。容量巨细是由正负极中活性物资的数目多少去决意的。


实际容量:活性物资全部列入回响反映所给出的容量。

现实容量:在肯定的放电轨制下现实放出的容量。

额定容量:指电池在设想的放电条件下,电池包管给出的最低电量。

 

放电测试中,容量经由过程电流对工夫积分盘算,即C = ∫I(t)dt,恒放逐电时电流恒定稳定,C = ∫I(t)dt = It;恒电阻R放电时,C = ∫I(t)dt = (1/R)*∫U(t)dt ≈ (1/R)*Üt(Ü为放电均匀电压,t为放电工夫)。

 

比容量:为了对差别的电池停止对照,引入比容量观点。比容量是指单元质量或单元体积电极活性物资所给出的容量,称为质量比容量或体积比容量。一般计算方法为:比容量=电池初次放电容量 /(活性物资量*活性物资利用率)

 

影响电池容量的身分:


a.电池的放电电流:电流越大,输出的容量削减;

b.电池的放电温度:温度低落,输出容量削减;

c.电池的放电停止电压:是由电极质料和电极回响反映自己的限制去设定的放电时一样平常为3 .0V或2 .75V。

d.电池的充放电次数:电池经由屡次充放电后,因为电极质料的生效,电池的放电容量会响应削减。

e.电池的充电前提:充电倍率、温度、停止电压等影响充入电池的容量,从而决意放电容量。

 

电池容量的测定要领:


差别行业凭据运用工况,具有差别的测试尺度。关于3C产物用的锂离子电池,凭据国标《GB/T18287-2000蜂窝电话用锂离子电池总范例》,电池的额定容量测试要领为:a)充电:0.2C5A充电;b)放电:0.2C5A放电;c)停止五个轮回,个中有一次到达即判断为及格。

 

关于电动汽车行业,凭据国标《GB/T 31486-2015 电动汽车用动力蓄电池电机能要求及实验要领》,电池的额定容量是指室温下电池以1I1(A)电流放电,到达停止电压时所放出的容量(Ah),个中I1为1小时率放电电流,其数值即是C1 (A)。测试要领为:


a)室温下,以1I1(A)电流恒流充电至企业划定的充电停止电压时转恒压充电,至充电停止电流降至0.05I1(A)时住手充电,充电后弃捐1h。

b) 室温下,电池以1I1(A)电流放电,直到放电至企业手艺前提中划定的放电停止电压;

c) 计量放电容量(以Ah计),盘算放电比能量(以Wh/kg计);

d) 反复步调a)-c)5次,当一连3次实验效果的极差小于额定容量的3%,可提早完毕实验,与最初3次实验效果平均值。

 

(3)荷电状况SOC


SOC(State of Charge )为荷电状况,示意在肯定的放电倍率下,电池运用一段时间或临时弃捐后盈余容量与其完整充电状况的容量的比值。“开路电压 + 安时积分”法利用开路电压法预算出电池初始状况荷电容量SOC0,然后应用安时积分法求得电池运转斲丧的电量,斲丧电量为放电电流取放电工夫的乘积,则盈余电量即是初始电量取斲丧电量的差值。开路电压取安时积分联合预算SOC 数学表达式为:

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个中,CN 为额定容量;η为充放电效力;T为电池运用温度;I 为电池电流;t为电池放电工夫。

 

DOD(Depth of Discharge )为放电深度,示意放电水平的一种量度,为放电容量取总放电容量的百分比。放电深度的上下和电池的寿命有很大的干系:放电深度越深,其寿命就越短。二者干系为SOC = 100%- DOD。

 

(4)能量和比能量


电池在肯定条件下对外做功所能输出的电能叫做电池的能量,单元一样平常用wh示意。放电曲线中,能量的计算式为:W = ∫U(t)*I(t)dt。恒放逐电时,W = I*∫U(t)dt = It*Ü(Ü为放电均匀电压,t为放电工夫)。

 

a.实际能量

电池的放电历程处于均衡状况,放电电压连结电动势(E)数值,且活性物资利用率为100%,在此条件下电池的输出能量为实际能量,即可逆电池在恒温恒压下所做的最大功。

 

b.现实能量

电池放电时现实输出的能量称为现实能量,电动汽车行业划定(《GB/T 31486-2015 电动汽车用动力蓄电池电机能要求及实验要领》),室温下蓄电池以1I1(A)电流放电,到达停止电压时所放出的能量(Wh),称额定能量。

 

c.比能量

单元质量和单元体积的电池所给出的能量,称质量比能量或体积比能量,也称能量密度。单元为wh/kg或wh/L。

 

2.3 放电曲线的根基情势


放电曲线最根基的情势就是电压-工夫和电流工夫曲线,经由过程对工夫轴停止变更盘算,常见的放电曲线另有电压-容量(比容量)曲线、电压-能量(比能量)曲线、电压-SOC曲线等。

 

(1)电压-工夫和电流工夫曲线


图12 电压-工夫和电流-工夫曲线

(2)电压-容量曲线

图13 电压-容量曲线

(3)电压-能量曲线

图14 电压-能量曲线

 

3 放电曲线的微分处置惩罚

 

充放电曲线中电压对工夫(容量)的转变含有电极历程的信息,但这类转变一样平常很小,不容易显示出来,对曲线微分能够将转变放大,便于视察和处置惩罚,那对充放电曲线停止微分处置惩罚的目标。处置惩罚的要领包孕:dQ/dV和dV/dQ,常用的要领是对容量大概比容量做微分处置惩罚。

 

相对参比电极的充放电曲线真实地反应了事情电极的电极历程(三电极系统);相对金属锂电极的充放电曲线近似天反应了事情电极的电极历程(扣式电池);而电池的充放电曲线显示的是正负极电极历程的叠加,因而,电池充放电曲线的微分曲线的峰不克不及间接肯定是反应哪个电极的电极历程。因而,能够经由过程以下两种要领处置惩罚:

 

1)钮扣半电池:离别用正、负极取金属锂组装扣式电池,测试充放电曲线,停止微分,剖析,图15为剖析实例,具体注释睹参考文献【4】;


2)三电极电池:将电池组装成三电极系统,离别测出正、负极的充放电曲线并微分,图16是三电极电池正负极和齐电池的充放电电压曲线,能够零丁对正、负极充放电曲线做微分剖析;

 

经由过程以上要领,再取电池充放电曲线的峰停止对照,以肯定取单个电极的电极历程的响应干系。


图15 容量微分剖析实例:(a)-(b)硅-石墨烯负极的充放电曲线及比容量微分曲线;(c)-(d)NCA正极充放电曲线及比容量微分曲线;(e)-(f)硅-石墨烯|NCA齐电池充放电曲线及比容量微分曲线


图16 三电极电池正负极和齐电池的充放电电压曲线

 

对电压-容量曲线做微分对原始数据有一定要供,不然没法做出峰值显着的微分曲线,一样平常要求等电压差的电压、容量数据列。因而,在做充放电测试时,能够设定电压距离ΔV=10~50mV去采集数据。大概对原始数据停止筛选,图17新威充放电装备数据筛选界面。

图17 新威充放电装备数据筛选界面


别的,应用Excel也能够实现数据的筛选,详细筛选要领以下(本部分内容由网友霞光万道整顿):


1)将电压、容量的原始数据复制到excel表中A、B列,如图18所示。

2)将A列的第一个电压数据复制到D2列并选中,点击编纂栏中的“添补”,泛起一对话框,选择“列”,填写“步长值”和“最大值”后,点击肯定,如图18所示天生D列电压数据。

3)点击E2,输入公式=vlookup(D2,A:B,2,TRUE),按回车,下拉菜单或双击,数据筛选完成。


图18 Excel实现数据的筛选


筛选完成的数据导入origin软件中。然后,容量选为y轴,电压选为x轴,然后再实行analysis—mathematics—differentiate操纵,会发明数据表格中多出一列数据,那就是dQ/dV值,再以它为y轴,电压为x轴作图,便可获得dQ/dV曲线。

 

容量微分剖析示例

 

图19是几种负极质料无定形冰、硅、二氧化硅、一氧化硅质料前两次充放电轮回的容量微分曲线【6】。图19(a)是无定形冰质料前两次充放电轮回的容量微分曲线。由图可知,无定形冰质料在前两次放电历程重要嵌锂峰的峰值电压均小于0.1 V,与之对应的是在充电曲线中泛起峰值电压为0.2 V的脱锂峰。该无定形碳质料在电势>0.1 V的区间内几乎没有观察到显着的复原峰。

 

图19(b)是无定形硅负极质料在前两次充放电轮回中的容量微分曲线。由图可知,无定形硅在初次放电历程中存在一个电势为0.1~0.2 V的猛烈的嵌锂峰,与之对应的是在充电历程中电势为0.42 V的猛烈的脱锂峰;从第二次充放电轮回最先,硅负极质料显现两个差别的复原氧化峰对,其复原电势离别0.06和0.21 V,对应的是锂离子同硅合金化回响反映构成LixSi

中央态的历程。

 

图19(c)是无定形二氧化硅负极质料第二次充放电轮回的容量微分曲线。由图可知,无定形二氧化硅质料的第二次放电历程的存在两个差别的复原峰,离别位于0.17和0.06V,与之对应的是在充电历程位于0.32V和0.46V的氧化峰。那两个复原-氧化峰对离别对应于锂离子同SiO2构造感化构成Li2Si2O5和单晶硅,和锂离子同单晶硅感化构成LixSi合金的过称。

 

图19(d)是无定形一氧化硅质料第二次充放电轮回的容量微分曲线。由图可知,无定形一氧化硅质料在第二次放电历程中存在两个电势离别为0.1和0.2V的复原峰,与之对应的是电势为0.27和0.46 V的两个氧化峰。一氧化硅负极质料的构造包含[SiSi4]微区和SiO2微区,那两对氧化复原峰对应的是这两种微区构造同锂离子的感化。



图19 几种负极质料(a)无定形冰、(b)硅、(c)二氧化硅、(c)一氧化硅质料前两次充放电轮回的容量微分曲线

 

参考文献:


[1] 岳礼仁. 电池放电体系的相干技术研究[D]. 宁波大学, 2012.

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