描述储能大小的参数 锂离子电池 (以下简称锂电池)是能量密度,大约相当于锂离子电池的电压和锂电池的容量。 达到目的的方法。 但受限于所用原材料的性质,容量的提升总是有限的,因此提高电压值成为提升锂电池蓄电能力的另一种方式。 众所周知,锂电池的标称电压为3.6V或3.7V,最高电压为4.2V。 那么,为什么锂电池的电压不能得到更大的突破呢? 归根结底,这也是由锂电池的材料和结构特性决定的。
锂电池的电压是由电极电位决定的。 电压,也称为电位差或电位差,是衡量静电场中电荷因电位不同而产生的能量差的物理量。 锂离子的电极电位在3V左右,锂电池的电压因材料不同而不同。 比如一般的锂电池,额定电压为3.7V,满电压为4.2V; 而磷酸铁锂电池的额定电压为3.2V,满载电压为3.65V。 也就是说,实际锂电池的正负极电位差不能超过4.2V,这是基于材料和使用安全的要求。
若以Li/Li+电极为参考电位,μA为负极材料的相对电化学电位,μC为正极材料的相对电化学电位,电解质电位范围Eg为最低电子未占能级和电解质的最高电子占据能级。 水平差异。 那么,决定锂电池最高电压值的三个因素分别是μA、μC和Eg。
μA和μC之差就是锂电池的开路电压(最高电压值)。 当这个电压值在Eg范围内时,电解液可以正常工作。 “正常运行”是指锂电池通过电解液在正负极之间来回移动,但不与电解液发生氧化还原反应,从而保证电池结构的稳定性。 正负极材料的电化学电位导致电解液工作异常有两种形式:
当负极的电化学电位高于电解液的最低电子且不占据能级时,负极的电子会被电解液俘获,因此电解液被氧化,反应产物形成负极材料颗粒表面的“固液界面层”。 结果,负极可能被损坏。当正极的电化学电位低于电解液的最高电子占据能级时,电解液中的电子会被正极俘获,然后被电解液氧化,反应产物会形成“固-正极材料颗粒表面的“液体界面层”。 结果,正极可能被破坏。但是,这种对正极或负极造成损坏的可能性,由于“固液界面层”的存在,阻止了电子在电解液与正负极之间的进一步运动,反而保护了电极材料,即也就是说,在较小程度上“固液界面层”是“保护”的。 这种保护的前提是正负极的电化学电位可以略超过Eg范围,但不能过多。 例如,目前锂电池负极材料大部分使用石墨的原因是因为石墨相对于Li/Li+电极的电化学电位在0.2V左右,略超出Eg范围(1V~4.5V),但因为它的“保护性能”是“固液界面层”,使电解液没有进一步被还原,从而阻止了极化反应的继续发展。 但5V高压正极材料超出了目前商用有机电解液的Eg范围太多,在充放电过程中极易氧化。
现在了解到锂电池的开路电压选为4.2V是因为现有商用锂电池电解液的Eg范围是1V~4.5V。 如果开路电压设置为4.5V,可能会提高锂电池的输出功率,但是也会增加电池过充的风险,而且过充的危害已经被很多资料解释过了,所以我赢了这里就不多说了。
根据以上原理,通过提高电压值来提高锂电池能量密度的方法只有两种。 修改的。