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鋰電池性能和Overhang兩者之間的關(guān)系

2023-02-06 10:09:23 

外置電源給鋰離子電池充電的時候,正極上的電子e通過外部電路跑到負極上,鋰離子Li+從正極活性物質(zhì)顆粒內(nèi)部“跳進”電解液里,“爬過”隔膜上曲曲彎彎小孔隙,“游泳”到達負極,與早就已經(jīng)沖過來的電子聯(lián)系在一起,進入到負極活性物質(zhì)顆粒內(nèi)部。如果負極沒有接受鋰離子所在的位置,鋰離子會在負極表面析出,形成鋰枝晶,刺入隔膜,導(dǎo)致電池內(nèi)短路,引發(fā)熱失控。所以,在鋰電池設(shè)計的時候,負極往往需要過量設(shè)計以避免此類情況出現(xiàn),主要包括兩個方面:

鋰電池


Overhang的介紹


overhang會影響到電池電化學(xué)性能,正負極完全重疊,沒有overhang設(shè)計的電池性能最好,不過因為工程精密度難以實現(xiàn)這樣的情況下,電池反而更容易出現(xiàn)析鋰。overhang會使鋰離子擴散至此并殘存導(dǎo)致容量損失,尤其是如果在充電狀態(tài)下長時間保存更加明顯。放電后再加小電流恒壓放電能使overhang地區(qū)殘存鋰離子擴散回重疊地區(qū)發(fā)揮作用。


(1)N/P設(shè)計,即單位面積內(nèi)負極容量與正極容量的比值,NP比一般為1.1-1.5之間,確保負極具備一定的過量以避免鋰枝晶析出,NP比具體數(shù)值按照不用材料體系的設(shè)計考慮。


(2)Overhang設(shè)計,Overhang是指負極極片長度和寬度方向多出正負極極片以外的一部分。


負極過量以上兩個方面的設(shè)計都應(yīng)該考慮電池制造工程能力,例如涂布面密度精密度,極片尺寸精度,電芯組裝精密度等方面,在生產(chǎn)制造精密度范圍內(nèi)務(wù)必確保負極過量。從鋰電池能量密度和成本角度考慮,負極過量又應(yīng)該盡可能低??墒?,實際的情況非常復(fù)雜,N/P設(shè)計和Overhang設(shè)計都應(yīng)該結(jié)合各因素考慮各個方面因素。


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