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超低溫鋰電池組在放電的時候發生了什么化學反應
發布日期:2017/8/23 瀏覽:1803times
    實驗中Johannes Kasnatscheew等采用的電池為NMC111/石墨體系,金屬鋰作為參比電極。從下圖a中可以看到,在充電的過程中隨著Li+從正極的脫出,正極的電勢緩慢升高,負極電勢在快速下降到1V一下,在放電的過程中正好相反,Li+從負極脫出回到正極,正極電勢逐下降,當負極完全脫鋰后,電勢迅速升高,并在3.56V左右出現了一個電壓平臺,下圖b為該區域的放大圖,從正負極電壓曲線上可以看到,正極電壓曲線的變化相對于負極有大約1h的延遲,隨后正極的電勢也開始快速下降,正極電勢低于負極石墨的電勢。該電壓曲線變化非常符合銅箔溶解的特點,銅箔中的銅元素首先被氧化為Cu1+,Cu1+遷移到正極表面并在正極表面還原,沉積為金屬銅超低溫鋰電池組。
    在整個過放電的過程中,正負極電勢變化如下圖所示,可以看到負極電勢維持在3.56V左右,對應的為銅箔的溶解。而正極電勢變化的趨勢則比較有特別,隨著銅箔的溶解,正極電勢達到了一個最低點,隨后有一些輕微的反彈,然后正極的電勢開始緩慢向著2.8V截止電壓下降,嵌鋰造成NMC電勢下降用綠色箭頭進行了標識,超低溫鋰電池組銅在NMC表面沉積造成的電壓下降用紅色箭頭進行了標識,Li+嵌入反應和銅的沉積同時在正極表面發生。
    隨著放電狀態轉變為充電狀態,正負極的電勢發生了反轉,即正極電勢高于負極。但是我們看到充電時正極的電勢相當于充放電狀態反轉之前負極的電勢,這表明此時正極發生的反應為其表面沉積的銅再次溶解,這也驗證了負極銅箔在過放電過程中發生了溶解,并在正極表面發生了沉積。
鋰電池組
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