戶外通信（xìn）設備用25.2V保護板使用說明書

【研究（jiū）背景】

自1991年商業化以來，可充鋰離子電池（LIBs）在便攜式（shì）電子設備（bèi）、電動汽車和智（zhì）能電網等領域占據了（le）儲能市場的主（zhǔ）導地位。然而，到目（mù）前為止獲（huò）得的電池能量密度仍然不（bú）能滿足（zú）日益增長（zhǎng）的儲能需求（qiú），特別是對（duì）於續航裏程（chéng）超過500公裏的遠程電動汽車而言（yán）。盡管不同類（lèi）型的電池（高電壓LIBs、Li-S電池和鋰金屬電池）已（yǐ）經得到了廣泛的研究，但能量密度超過300 Wh kg^-1仍然具（jù）有挑戰性。除了（le）考慮電極材料容量外，還需要（yào）考慮（lǜ）電池的其他參數，例如：麵（miàn）積載量（liàng）密度、正極和負極之間的電壓差、初始容量和初（chū）始庫侖效率。

 邦力威鋰電池的（de）內阻和電池的材料，製造工藝（yì），電池結構等因素的影響

【成果簡介】

最近，中科院長春應化所明軍研究員，漢陽大（dà）學Yang-Kook Sun教授和阿卜杜拉國王科技大學Husam N. Alshareef教授（共同通訊作者）提出了一種新的經驗模型，該模型除了考慮電（diàn）極容量外，還考慮了多個（gè）設計參數，包括麵積（jī）載量密（mì）度、電壓差、初始容（róng）量平衡以及初始庫侖效率來估計可實現的能量密度。使用該方法用於預測電（diàn）池能量密度，可達實現300 Wh kg^-1以上。同時該模型表明，電極材料的（de）儲鋰容量隻是影響最終電池（chí）能量密度的幾個重要因素之一。本文的模型打破了傳統估計電（diàn）池能（néng）量密度的模（mó）式（shì），為（wéi）設計更高（gāo）能量密度的電池提（tí）供了一個直接的指導。相關研究（jiū）成果以“An Empirical Model for the Design of Batteries with High Energy Density”為題發表在ACS Energy Lett.上。

【核心內容】

一、模型的（de）描述（shù）

在傳統的認識中，鋰離子電池（chí）的能量密度（E）在很大程（chéng）度（dù）上可以由其電極材料（liào）決定：

其中，Q和m是電池的容量和質量，變量U是正極和負極之間的電位差，這與正負極和基（jī）本電子電荷的（de）費米能（néng）級有關，然而，電子在真空水平上（費（fèi）米能水平）的電位與實際不一樣。此外，雖（suī）然電壓差可（kě）以用兩個電極中Li的電位差來表示，但電壓（yā）差隨電（diàn）池充電狀態（SOC）的變（biàn）化而變化。因此，引（yǐn）入了平均電壓差（ΔU）來簡化E的計算，變量（liàng）Q表示電池容量，由Q=C_pm_p可以計算出電池容量，其中C_p和m_p分別表示正極的可逆比容量和總質量載量，E的表達式可（kě）以寫成（chéng）：

其中，常數（shù）k代表為k=（m_p+m_n）/m。因此，E的表達式可以寫成：

K的大小受很多的因素的（de）影響（xiǎng），如電極材料特性（顆（kē）粒大小，比表麵積）、電極製備過程（麵積（jī）載量密（mì）度、壓實密度）、隔膜、集流體和包裝工藝。因此，k值是一個通用常數，可以用於不同類型（xíng）的電池，目前很難直接計算k值。但是，可以通過（guò）當前LIBs的實（shí）際能量密（mì）度得到一個經驗值。

邦力威磷酸鐵鋰鋰電池的（de）電壓由（yóu）於材料不同電壓不一樣,有3.2V,3.6V,3.7V,4.2V,6.4V,7.4V等

最後，引入了正極（jí）和負極之間的平衡初（chū）始容量（χ），其中χ=C_nm_nε_p/C_pm_pε_n，將其引入公式3：

當χε_n/ε_p=1.1時，這意味著負（fù）極的可逆容量比正極（jí）高10%，這是目前大多數電池設計中所要求的。

圖1. LIBs示意圖和能夠影響其能量密（mì）度的因素。（a）電池示意圖及其參（cān）數；（b）運用簡單模型實現高能量（liàng）密度的方法。