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锂电池正负极配比怎么设置?

2019-05-22

锂电池正负极如何设置合理的配比系数?其实这个问题在设计电池的时候是经常要面临的,也是每个人必须要搞懂的。

锂电池正负极配比怎么设置

下面以石墨为负极活性材料举例:

锂电池所谓的正负极配比,说白了也就是负极到底要过量多少才合适;过量多了,造成负极浪费,但是可以提高正极的容量发挥(也就是高容);过量少了,就会有析锂的风险,导致正极容量很难发挥(也就是低容)。

CB值:也就是英文Ce11Balance的缩写。

其计算方法为:CB=单位面积负极容量/单位面积正极容量正常情况下,CB值由如下条件决定:

1、活性材料的首次效率;

2、涂布精度;

3、正负极循环的衰减速率(需要一定的经验)。

如果涂布精度可以做到100%,正极首次效率大于负极首次效率,那么CB值理论上可以接近1.但是考虑到负极的衰减一般都大于正极,所以,还是需要提高CB值。

正极材料:钻酸锂为例,设计克容量140mAh/g,(钻酸锂首次效率一般为95%);负极材料:人造石墨,设计克容量340mAh/g,(人造石墨首次效率一般为90%);涂布精度:假定涂布精度偏差为2.5%;

如上,合理的CB值范围是多少呢?CB值大于1.05即为0K,如果加上循环的损失,CB值设置为1.08就已经足够;

为什么呢?因为正极的首次效率大于负极的首次效率,正极首次出来的容量能够全部被负极接受,不会造成离子的富余,只需考虑涂布精度和循环衰减即可。

那么,如果正极的首次效率小于了负极会出现什么样的后果呢?结果是显然的,在首次充电时,正极跑出了很多的离子,而负极不能够接受,所以必须在原有的基础上,提高CB值。

这也就是为什么三元的CB值设计要比钴酸锂高的原因。

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