锂离子电池极化分解
锂离子电池中的活性材料具有与嵌锂量（即锂离子在材料中的浓度）相关的平衡电势。这种平衡电势，也称为开路电压（Open Circuit Voltage, OCV），是电池在没有电流流动时的电压。它反映了在特定温度下，电池内部化学反应的热力学平衡状态。在锂离子电池材料中，平衡电势由以下几个因素决定：活性材料的化学组成：不同的正极或负极材料具有不同的化学性质和晶体结构，这影响了锂离子的嵌入和脱嵌行为，从而决定了平衡电势。 锂离子的浓度：在电极材料中，锂离子的浓度变化会影响其化学势，进而影响平衡电势。通常，锂离子浓度越高，平衡电势越低。温度：温度的变化会影响锂离子在电极材料中的扩散速率和电化学反应的速率，进而改变平衡电势。当有电流流过电池内部时，电池的电压都会偏离开路电压，即产生了极化。电池的极化电压可以分为以下几个部分： 活化极化（Activation Polarization）：与电化学反应的活化过程相关，涉及到电极/电解液界面的电荷转移反应。这部分极化与电极材料的动力学特性有关，通常在电流密度变化时最为显著。浓差极化（Concentration Polarization）：由于电解液和电极材料中锂离子浓度梯度分布导致传质限制。这种极化在电池充放电过程中，特别是在高电流密度下更为明显。浓差极化进一步又可以分为电解液中离子扩散极化，固体颗粒中离子扩散极化 欧姆极化（Ohmic Polarization）：由电解液和电极材料中的电子和离子传导电阻引起的电压降。这部分极化与电池内部的电子和离子传输路径有关，包括电解液的离子传导性和电极材料的电子传导性。欧姆极化又可以分为电解液离子传递欧姆极化，固相电子传递欧姆极化接触电阻（Contact Resistance）：存在于电极材料之间以及电极与电流集流体之间的接触电阻。这种电阻可能导致电池极化，尤其在电池充放电过程中电流密度较高时。参照文献，本人建立了一个C||LFP伪二维电池模型，该模型可以快速设定电极的配方、涂布面密度、压实密度（孔隙率），从而计算不同设计电池的充放电曲线，同时在该模型中，建立了电池极化分解模型，我们可以获得充电或者放电过程中任意时间下正极和负极极片对应的活化极化、电解液中离子扩散极化、固体颗粒中离子扩散极化、电解液离子传递欧姆极化、固相电子传递欧姆极化的极化电压具体数值。 模型部分模拟结果如下：图1 不同正极极片压实密度和面密度的充电曲线 图2 充电过程中，负极极片的各极化电压演变 图3 充电过程中，正极极片的各极化电压演变 图4 充电过程中，隔膜的各极化电压演变 图5 充电过程中，电池的各极化电压演变 对此模型感兴趣的朋友可以本微 信公 众号菜单点击 博士=>联系我们，添加微 信详聊。 公 众号持续更新和分享锂电技术知识与资讯，终于获得了留言功能，前往屏幕最下方即可写下留言，期待与大家更多地留言互动交流， 感谢朋友们继续支持与关注。更多的内容，也可以在公众 号搜索阅读请大家继续支持本公 众号，并提出宝贵的意见，期望朋友们在这里有所收获。来源：锂想生活
