礦用電機(jī)車鋰電池充電過程會(huì)有哪些反應(yīng)？
礦用電機(jī)車鋰電池正常鋰離子電池充電過程中，電子由正極經(jīng)外電路到達(dá)負(fù)極，鋰離子由正極活性物質(zhì)顆粒內(nèi)部脫出后經(jīng)電解液到達(dá)負(fù)極，在負(fù)極鋰離子與外電路過來的電子結(jié)合嵌入到負(fù)極活性物質(zhì)顆粒內(nèi)部，該過程中，鋰離子先后與負(fù)極石墨主要形成三種化合物：Li C24、Li C12和 Li C6，相應(yīng)地，負(fù)極電勢(shì)曲線在 0.20 V、0.10 V 及 0.07 V 左右會(huì)出現(xiàn)三個(gè)嵌鋰電勢(shì)平臺(tái)，對(duì)應(yīng)著嵌鋰石墨不同的相變階段。放電過程中，石墨內(nèi)部發(fā)生脫鋰反應(yīng)，該反應(yīng)等同于嵌鋰反應(yīng)的逆過程，負(fù)極電勢(shì)曲線在0.10 V、0.14 V 及 0.22 V 左右會(huì)出現(xiàn)三個(gè)脫鋰電勢(shì)平臺(tái)。因此，如果電池在充放電過程中負(fù)極除上述脫嵌鋰平臺(tái)外還出現(xiàn)了新的電勢(shì)平臺(tái)，表明應(yīng)有新的反應(yīng)在負(fù)極發(fā)生。本實(shí)驗(yàn)中所采用的電池 N/P ≈0.8，鋰離子電池單位面積的負(fù)極容量小于正極的容量，以負(fù)極容量為充電的截止條件時(shí)，正極脫出的鋰離子剛好嵌滿負(fù)極內(nèi)部，此時(shí)的充放電過程為正常的脫嵌鋰過程，故負(fù)極的電勢(shì)曲線上僅出現(xiàn) 6 個(gè)正常的脫嵌鋰平臺(tái)。當(dāng)電池在 3.0 ~ 4.2 V 的電壓區(qū)間內(nèi)進(jìn)行充放電時(shí)，正極脫出的鋰離子對(duì)于負(fù)極來說是過量的，負(fù)極內(nèi)部沒有足夠的位置接受這些鋰離子，多出的這部分鋰離子就會(huì)在負(fù)極表面被還原，以鋰枝晶的形式析出，反應(yīng)方程式為 Li++ e- = Li。因此負(fù)極電勢(shì)曲線上除了出現(xiàn)上述正常的石墨嵌鋰平臺(tái)外，在-0.012 V 處還出現(xiàn)了新的電勢(shì)平臺(tái)。放電過程中負(fù)極電勢(shì)曲線在0.018 V 處同樣出現(xiàn)了新的電勢(shì)平臺(tái)，表明部分鋰枝晶會(huì)部分重新轉(zhuǎn)化為鋰離子回到正極[1,4]，反應(yīng)方程式為 Li - e- = Li+。
