分析了鋰離子電池負(fù)極存在的四個問題

鋰離子電池的輸出電壓等于其正負(fù)電壓之差。因此，鋰離子電池的去包埋鋰電壓決定了電池的輸出電壓(至少一半)。負(fù)工作電壓越低，電池的工作電壓越高。

1.負(fù)極的重要性是什么?

鋰離子電池中負(fù)極的重要性在哪里?鋰離子電池的輸出電壓等于其正負(fù)電壓之差。因此，鋰離子電池的去包埋鋰電壓決定了電池的輸出電壓(至少一半)。負(fù)工作電壓越低，電池的工作電壓越高。

電池的比容量由正極的比容量和負(fù)極的比容量決定，而負(fù)極的比容量至少決定電池的比容量的一半。

電池的實際可用容量也與負(fù)去鋰電壓通道的偏斜有關(guān)。去鋰電壓通道越平坦，負(fù)極有效容量越大，電池的比容量也越大。

假設(shè)正容量為PmAh/g，負(fù)容量為QmAh/g，則電池x的理論容量滿足如下公式

2.質(zhì)量比能量和電壓之間的讓步

嚴(yán)格地說，這個讓步不包括鋰。金屬鋰的工作電壓為0V，理論容量為3862mAh/g，實際容量由活性物質(zhì)的利用率決定。

為何回去?一般來說，電流負(fù)極候選數(shù)據(jù)(不包括金屬鋰)的一個基本特點(diǎn)是，活性電極數(shù)據(jù)的容量越大，去鋰電壓通道越高(可能是均勻值)。例如，類石墨碳數(shù)據(jù)的均勻去鋰電位為0.15v，實際容量為350mAh/g。Sn負(fù)極的鋰去除電位均勻，為0.5v，理論容量為990mAh/g。Si負(fù)極的均勻鋰去除電位為0.45v，理論容量為4200mAh/g。Sn和Si的實際可用容量尚未確定，最終由使用條件決定。

電池的能量密度和比特性是工作電壓(正、負(fù)電壓差)和質(zhì)量比容量(或體積比容量)的乘積。當(dāng)使用Si或Sn來代替碳基數(shù)據(jù)時，電池比容量的大幅新增是否能夠彌補(bǔ)電池工作電壓的下降，是一個要考慮的重要因素。給出了一個簡單的例子。磷酸鐵鋰的工作電壓為3.45v，容量為160mAh/g。1g磷酸鐵鋰與石墨碳(0.15v,350mAh/g實際容量)匹配，與0.457g石墨碳匹配，整個電池的理論比能為(3.45-0.15)V*160mAh/1.457g=362.3mwh/g。

1g磷酸鐵鋰配合Si負(fù)極。Si負(fù)極按0.45v和4200mAh/g計算，匹配后整個電池的比能為(3.45-0.45)V*160mAh/1.038g=462mWh/g。值得注意的是，硅陽極容量的新增可以補(bǔ)償由于鋰去除電壓的新增而導(dǎo)致的電池電壓的降低。當(dāng)然，這是一個理論上的考慮，因為Si負(fù)極的實際容量可能達(dá)不到理論值。假設(shè)Si負(fù)極的實際容量為p，則應(yīng)滿足滿電池比能大于362.3mWh/g的條件

當(dāng)然，上面的方程仍然有一點(diǎn)簡化，沒有考慮Si負(fù)電壓和電容之間的關(guān)系，但它可以說明我們目前審查的目的。核算可以得到p至少492.5mAh/g，換句話說，Si負(fù)的實際容量要大于492.5mAh/g的能力，才能保證電池的質(zhì)量比不差(與磷酸鐵鋰/石墨炭系統(tǒng)相比)。開發(fā)大容量的c-si復(fù)合陰極數(shù)據(jù)也可以借鑒上述意見。粗略地說，實踐中c-si復(fù)合陰極Si部分的專用容量不應(yīng)小于492.5mAh/g，否則沒有意義。