锂离子电池多孔电极理论的回顾与新思考

本文总结了Newman多孔电极理论的基本内容,提出若干改进思路.提出基于离子-空穴耦合传输机制描述浓电解质中的离子输运过程,在此基础上引入离子-电子耦合转移反应的思想处理电极材料中的离子传输问题,并通过计算嵌锂材料的离子扩散系数验证其合理性.总结了描述多孔电极多尺度结构的相关理论和技术,表明均质化方法和基于结构重建的介观模拟方法均能给出比较合理的有效输运参数,从而提高多孔电极理论模拟结果的准确性.

锂离子动力电池内阻模型与实验研究

首先,根据多孔电极理论,建立了锂离子动力电池的仿真模型.对仿真模型的分析可知,影响电池内阻的内部因素为锂离子在电极活性材料中的固相扩散系数及由极片的电子电导率、电解液的离子电导率和活性材料的电子电导率组成的电池总电导率.分别设计制作磷酸铁锂和石墨半电池,使用恒电流间歇滴定法(GITT)对半电池进行固相扩散系数的测量.使用交流阻抗法(EIS)对半电池进行总电导率的测量.对比半电池实验数据和磷酸铁锂锂离子动力电池实验数据可知,电池的极化内阻由锂离子在电极活性材料中的固相扩散系数决定;电池的欧姆内阻由电池的总电导率决定.

锂离子电池模型研究进展

锂离子二次电池模型的研究是通过深入研究电池内部结构,运用基本物理化学理论,如电极反应动力学,离子扩散以及电解质溶液理论等分析电池的充放电行为,建立起电池设计参数与电化学性能之间的关系。回顾了近年来锂离子二次电池模型方面的研究进展,总结了建立模型所需的基本理论,介绍了不同类型的已有模型,包括电化学性能预测、热模型、容量损失以及循环寿命预测等。对未来锂离子二次电池模型的研究方向进行了展望。