影响锂离子电池高倍率充放电性能的因素分析

影响锂离子电池高倍率充放电性能的因素

1、容量：容量保持能力差是锂离子电池负极在高倍率充放过程中的最大问题，这重要与电极材料的结构、颗粒大小、电极导电性和电极表面SEI膜的稳定性等因素有关。

2、材料尺寸：锂离子电池负极材料的尺寸直接关系着锂离子在其中扩散路径的长短，对电极高倍率性能出现很大的影响。

3、电极表面电阻：锂离子在嵌入负极的过程中，首先要扩散到固体电解质相界面膜(SEI膜)与负极材料的界面处，因此电极表面电阻相当于锂离子扩散过程中的一道门槛，影响着锂离子的嵌入和脱出，尤其在高倍率充放电时更加明显。

研究和改善锂离子电池的充放电倍率性能，重要从提高锂离子迁移速度和电池内部的散热速率两个方面着手。

1.提高正、负极的锂离子扩散能力

锂离子在正/负极活性物质内部的脱嵌和嵌入的速率，也就是锂离子从正/负极活性物质里面跑出来的速度，这是影响充放电倍率的一个重要因素。

在正极材料处，我们希望极片要足够的薄，也就是活性材料的厚度要小，所以希望尽可能的提高正极材料压实密度。在活性物质内部，要有足够的孔间隙，不要有的地方有，有的地方没有，这就要优化正极材料的结构，改变粒子之间的距离和结构，做到均匀分布。

2.提高电解质的离子电导率

目前锂离子电池所采用的有机电解质，不管是液体电解质，还是固体电解质，其离子电导率都不是很高。电解质的电阻成为整个电池电阻的重要组成部分，对锂离子电池高倍率性能的影响不容忽视。

除了提高电解质的离子电导率之外，还要着重关注电解质的化学稳定性和热稳定性。在大倍率充放电时，电池的电化学窗口变化范围非常宽，假如电解质的化学稳定性不好，容易在正极材料表面氧化分解，影响电解质的离子电导率。

因此，选择具有较高的锂离子传导能力、良好的化学稳定性和热稳定性、且与电极材料匹配的电解质是提高锂离子电池倍率性能的一个重要方向。

3.降低电池的内阻

这里涉及到几种不同的物质和物质之间的界面，它们所形成的电阻值，但都会对离子电子的传导出现影响。一般在正极活性物质内部会添加导电剂，从而降低活性物质之间、活性物质与正极基体/集流体的接触电阻，改善正极材料的电导率，提升倍率性能。