鋰電池性能和Overhang兩者之間的關(guān)系
外置電源給鋰離子電池充電的時(shí)候，正極上的電子e通過(guò)外部電路跑到負(fù)極上，鋰離子Li+從正極活性物質(zhì)顆粒內(nèi)部“跳進(jìn)”電解液里，“爬過(guò)”隔膜上曲曲彎彎小孔隙，“游泳”到達(dá)負(fù)極，與早就已經(jīng)沖過(guò)來(lái)的電子聯(lián)系在一起，進(jìn)入到負(fù)極活性物質(zhì)顆粒內(nèi)部。如果負(fù)極沒(méi)有接受鋰離子所在的位置，鋰離子會(huì)在負(fù)極表面析出，形成鋰枝晶，刺入隔膜，導(dǎo)致電池內(nèi)短路，引發(fā)熱失控。所以，在鋰電池設(shè)計(jì)的時(shí)候，負(fù)極往往需要過(guò)量設(shè)計(jì)以避免此類(lèi)情況出現(xiàn)，主要包括兩個(gè)方面：
Overhang的介紹
overhang會(huì)影響到電池電化學(xué)性能，正負(fù)極完全重疊，沒(méi)有overhang設(shè)計(jì)的電池性能最好，不過(guò)因?yàn)楣こ叹芏入y以實(shí)現(xiàn)這樣的情況下，電池反而更容易出現(xiàn)析鋰。overhang會(huì)使鋰離子擴(kuò)散至此并殘存導(dǎo)致容量損失，尤其是如果在充電狀態(tài)下長(zhǎng)時(shí)間保存更加明顯。放電后再加小電流恒壓放電能使overhang地區(qū)殘存鋰離子擴(kuò)散回重疊地區(qū)發(fā)揮作用。
(1)N/P設(shè)計(jì)，即單位面積內(nèi)負(fù)極容量與正極容量的比值，NP比一般為1.1-1.5之間，確保負(fù)極具備一定的過(guò)量以避免鋰枝晶析出，NP比具體數(shù)值按照不用材料體系的設(shè)計(jì)考慮。
(2)Overhang設(shè)計(jì)，Overhang是指負(fù)極極片長(zhǎng)度和寬度方向多出正負(fù)極極片以外的一部分。
負(fù)極過(guò)量以上兩個(gè)方面的設(shè)計(jì)都應(yīng)該考慮電池制造工程能力，例如涂布面密度精密度，極片尺寸精度，電芯組裝精密度等方面，在生產(chǎn)制造精密度范圍內(nèi)務(wù)必確保負(fù)極過(guò)量。從鋰電池能量密度和成本角度考慮，負(fù)極過(guò)量又應(yīng)該盡可能低。可是，實(shí)際的情況非常復(fù)雜，N/P設(shè)計(jì)和Overhang設(shè)計(jì)都應(yīng)該結(jié)合各因素考慮各個(gè)方面因素。
