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電池正負極材料首放容量和效率分析

鉅大LARGE  |  點擊量:2510次  |  2019年05月10日  

目前正負極配比可以按照經驗公式N/P=1.08來計算,Ⅳ、P分別為負極和正極活性物質的質量比容量,計算公式如式(10-1)和式(10-2)所示。負極過量有利于防止電池過充時帶來的鋰在負極表面的沉積,有利于提高電池的循環壽命和安全性。

N=負極面密度×活性物質比率×活性物質放電比容量(10-1)

P=正極面密度×活性物質比率×活性物質放電比容量(10-2)

假設正極面密度為200mg·cm-2,活性物質比率為90%,放電比容量為145mA·h·g-l,那么P=200mg·cm-2×0.9×145mA·h·g-l_26.lmA·h·cm-2。假設負極活性物質比率為95%,放電比容量為320mA·h·g-l,那么負極的面密度設計為93mg·cm-2較為合適,此時N=93mg·cm-2×0.95×320mA·h·g-1-28.3mA·h·cm-2,N/P=1.084。

因為電池材料首輪不可逆容量也會影響正負極的配比,所以還應當用首輪的充電容量對上面的計算進行驗證。根據表2所示,LiC00:首輪充放電效率95%,NCM111首輪充放電效率86%,負極的首輪充放電效率90%,它們的充電容量分別為153mA·h·g1、169mA·h·g-l、355mA·h·g-1。

PLCO=27.54mA·h·cm-2

N=31.36mA·h·cm-2

N/PLCO=1.138

P111_30.42mA·h·cm-2

N/Plll_1.03

一般講用充電容量算出的N/P比應該大于1.03,如果低于1.03就要重新對正負極的比例進行微調。例如當正極首輪效率為80%時,上述正極充電容量為181mA·h·g-1,那么P=32.58mA·h·cm-2,N/P=0.96,這時就要調整正負極的面密度,使N/P大于1,最好在1.03左右。

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