能量密度與倍率性能,是鋰離子電池的兩大性能指針。而二者又是一對(duì)矛盾體,在提高能量密度的同時(shí),倍率性能會(huì)相應(yīng)的減弱,要想在兩者之間找到一個(gè)平衡是非常困難的。那么,鋰離子電池倍率性能提高方法有哪些呢?
一、材料選擇
一般來(lái)說(shuō),提升鋰離子電池倍率性能主要是從材料的選擇上入手。常溫20℃下,NCM111材料電子電導(dǎo)率為2.2x10-6S/cm,NCM532為1.7x10-3S/cm,NCM622為3.4x10-3S/cm,NCM811為6.3x10-3S/cm,可見(jiàn),隨著鎳含量的增加,三元材料的電子電導(dǎo)率也明顯提高,這也表明了高鎳材料更適合作為適合高倍率型鋰離子電池正極。
負(fù)極材料的選擇種類(lèi)比較多,如納米石墨材料、鈦酸鋰、鈮鈦氧化合物NTO負(fù)極材料等,在倍率性能上都有較好的表現(xiàn)。鈦酸鋰納米材料由于有較大的活性面積,能降低鋰離子的擴(kuò)散距離,因此鈦酸鋰電池能夠?qū)崿F(xiàn)快速充電。
二、配方優(yōu)化
配方設(shè)計(jì)是影響鋰電池倍率性能好壞的一個(gè)重要因素,在鋰離子電池內(nèi)部存在“離子導(dǎo)電”和“電子導(dǎo)電”兩種導(dǎo)電形式,其中離子導(dǎo)電主要包括鋰離子在電解液、電極內(nèi)部孔隙和活性物質(zhì)內(nèi)部的擴(kuò)散,電子導(dǎo)電主要是活性物質(zhì)顆粒之間的導(dǎo)電。
三、電池結(jié)構(gòu)選擇
電池結(jié)構(gòu)選擇對(duì)電池來(lái)說(shuō)極為關(guān)鍵,因?yàn)樗苯佑绊懥穗姵氐纳崮芰?。如果散熱性能不佳,熱量將?huì)大量聚集,導(dǎo)致鋰離子電池內(nèi)部衰降,而倍率性電池對(duì)如何控制放電過(guò)程中的溫度要求很高。
四、降低電池內(nèi)阻
正常,向正極活性物質(zhì)內(nèi)部會(huì)添加導(dǎo)電劑,能降低活性物質(zhì)之間、活性物質(zhì)與正極基體/集流體的接觸電阻,改善正極材料的電導(dǎo)率,提高電池倍率性能。然而,不同材料不同形狀的導(dǎo)電劑,對(duì)正極材料的優(yōu)化效果都不一樣。