鋰電池正負極配比怎么設置?
鋰電池正負極如何設置合理的配比系數?其實這個問題在設計電池的時候是經常要面臨的,也是每個人必須要搞懂的。
下面以石墨為負極活性材料舉例:
鋰電池所謂的正負極配比,說白了也就是負極到底要過量多少才合適;過量多了,造成負極浪費,但是可以提高正極的容量發揮(也就是高容);過量少了,就會有析鋰的風險,導致正極容量很難發揮(也就是低容)。
CB值:也就是英文Ce11Balance的縮寫。
其計算方法為:CB=單位面積負極容量/單位面積正極容量正常情況下,CB值由如下條件決定:
1、活性材料的首次效率;
2、涂布精度;
3、正負極循環的衰減速率(需要一定的經驗)。
如果涂布精度可以做到100%,正極首次效率大于負極首次效率,那么CB值理論上可以接近1.但是考慮到負極的衰減一般都大于正極,所以,還是需要提高CB值。
正極材料:鉆酸鋰為例,設計克容量140mAh/g,(鉆酸鋰首次效率一般為95%);負極材料:人造石墨,設計克容量340mAh/g,(人造石墨首次效率一般為90%);涂布精度:假定涂布精度偏差為2.5%;
如上,合理的CB值范圍是多少呢?CB值大于1.05即為0K,如果加上循環的損失,CB值設置為1.08就已經足夠;
為什么呢?因為正極的首次效率大于負極的首次效率,正極首次出來的容量能夠全部被負極接受,不會造成離子的富余,只需考慮涂布精度和循環衰減即可。
那么,如果正極的首次效率小于了負極會出現什么樣的后果呢?結果是顯然的,在首次充電時,正極跑出了很多的離子,而負極不能夠接受,所以必須在原有的基礎上,提高CB值。
這也就是為什么三元的CB值設計要比鈷酸鋰高的原因。