电池老化的主要表现在充放电循环期间和静态储存时都可以观察到。使用时的充放电循环通常会损坏电极活性材料,特别是在重度使用下(100%使用度下的1000个循环比10%使用度下的10000个循环对电池材料破坏更严重)。电极电荷状态函数发生变化引起了机械应力(例如对于一个完全充电的电极,石墨电极中的锂离子插层导致石墨沿c轴膨胀12%)。相对地,锂离子电极储存能量时的性能退化主要来源于活性材料和电解质之间的相互作用。虽然这两种机制通常被认为是不相关的,但耦合作用和一些额外的因素(如温度)对锂离子电极性能退化也会有很大的影响,这给情况增加了更多的复杂性。
近年来,除了开发新的电池化学/材料/系统之外,直接增加电极厚度(提高电池的电活性成分比例)已成为提升电池能量密度的有效策略。在电极迂曲的多孔结构下,离子传输动力学、电子传输、极片稳定性、极片制备工艺等是高能量密度锂离子电池厚电极的主要挑战。
为了测试这种材料在电池中作为合适的电解质,他们建造了两个类似的原型-它们都有一个金属钠电极。它们在另一个电极的组成上有所不同。在其中一个原型中,另一个电极是用磷酸钠钒制成的,而另一个电极是用磷酸铁钠制成的。
本文在电池层面和电极层面上对不同厚度的NMC电极的电化学性能进行了研究,基于实验结果和仿真结果做了一系列的分析,通过电化学模型中电解质盐浓度、活性粒子表面锂离子浓度、电解液电势和过电势这几个关键参数深入地分析了锂离子电池的电极厚度对其电化学性能的影响。
不过,科学家们深入研究,揭示了电池的电化学原理。法拉第首先提出了离子论。他注意到一个电极上的金属在电解液中被溶解,而另一个电极上的金属在电解液中有沉积,所以必定有物质在电的作用下发生了移动。他把这种物质叫做“离子(ion)”。这个词来自希腊语,意思是“走”。法拉第认为离子是在电的作用下产生的。