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超低温锂电池组在放电的时候发生了什么化学反应
发布日期:2017-8-23 浏览:1290times
    实验中Johannes Kasnatscheew等采用的电池为NMC111/石墨体系,金属锂作为参比电极。从下图a中可以看到,在充电的过程中随着Li+从正极的脱出,正极的电势缓慢升高,负极电势在快速下降到1V一下,在放电的过程中正好相反,Li+从负极脱出回到正极,正极电势逐下降,当负极完全脱锂后,电势迅速升高,并在3.56V左右出现了一个电压平台,下图b为该区域的放大图,从正负极电压曲线上可以看到,正极电压曲线的变化相对于负极有大约1h的延迟,随后正极的电势也开始快速下降,正极电势低于负极石墨的电势。该电压曲线变化非常符合铜箔溶解的特点,铜箔中的铜元素首先被氧化为Cu1+,Cu1+迁移到正极表面并在正极表面还原,沉积为金属铜超低温锂电池组
    在整个过放电的过程中,正负极电势变化如下图所示,可以看到负极电势维持在3.56V左右,对应的为铜箔的溶解。而正极电势变化的趋势则比较有特别,随着铜箔的溶解,正极电势达到了一个最低点,随后有一些轻微的反弹,然后正极的电势开始缓慢向着2.8V截止电压下降,嵌锂造成NMC电势下降用绿色箭头进行了标识,超低温锂电池组铜在NMC表面沉积造成的电压下降用红色箭头进行了标识,Li+嵌入反应和铜的沉积同时在正极表面发生。
    随着放电状态转变为充电状态,正负极的电势发生了反转,即正极电势高于负极。但是我们看到充电时正极的电势相当于充放电状态反转之前负极的电势,这表明此时正极发生的反应为其表面沉积的铜再次溶解,这也验证了负极铜箔在过放电过程中发生了溶解,并在正极表面发生了沉积。
锂电池组
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