[实用新型]一种基于双层活性物质复合电极的锂离子电池等效电路模型

说明书

技术领域

本实用新型涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种基于双层活性物质复合电极的锂离子电池等效电路模型。

背景技术

锂离子电池属于绿色高能可充电化学电源，具有电压高、能量密度大、循环性能好、自放电小、无记忆效应等突出优点，在运载工具、便携式电子设备、通信用后备电源、空间技术、国防工业等领域得到了广泛应用。

然而，随着电动汽车和移动电子设备的飞速发展，基于石墨材料的传统锂离子电池已经满足不了人们对能源日益增加的需求。究其原因，石墨材料虽然有着导电性好、嵌锂电位合适（0.15~0.25Ｖ）、资源丰富、价格低廉等优点，但其充当锂离子电池活性物质时也有着不可忽略的缺点：理论比容量低（372mAh/g）和倍率性能差。 因此为了弥补这些缺点，广大研究学者提出了各种优化策略，包括合成多元复合材料、制备分层活性物质、活性物质形貌的改性等。其中，制备分层活性物质的优化策略由于优化效果明显、技术难度较低和成本低廉等优点引起了广大学者的注意。

为了研究分层活性物质在锂离子电池电化学性能提升方面的重要作用，最直接有效的方法是通过电化学阻抗谱法（electrochemical impedance spectroscopy，EIS）分析锂离子在分层活性物质嵌入和脱出过程中的相关动力学参数，如电荷传递电阻、活性物质的电子电阻、扩散电阻以及锂离子扩散迁移通过固体电解质相界面（solid electrolyte interface，SEI）膜的电阻等，从而反映锂离子电池充放电过程中电极电位、温度和充放电循环次数等的依赖关系，以及这些动力学参数对电极组成、电解液组成的依赖关系，进而阐明锂离子电池的容量衰减机制以及优化锂离子电池的循环性能和倍率性能的基本机理。在电化学阻抗谱法的分析过程中，等效电路模型对相关动力学参数的获取有着重要的影响，具体表现为所选的等效电路模型的准确性直接影响通过拟合过程而获得的动力学参数的精确度。对于电极具有多层活性物质的锂离子电池，早已有很多研究学者对其电化学阻抗谱提出了通用的等效电路模型，然而这些通用的等效电路模型对活性物质具有特定层数的锂离子电池普遍存在着拟合精度低、容易失真等现象。因此，针对活性物质特定的层数构建精确有效的等效电路模型成为了电化学阻抗谱法分析基于多层活性物质复合电极的锂离子电池电化学行为的关键所在。

实用新型内容

为了解决通用等效电路模型对电极具有双层活性物质的锂离子电池拟合精度低、容易失真等问题，本实用新型提供了一种基于双层活性物质复合电极的锂离子电池等效电路模型。

本实用新型通过如下技术方案实现。

一种基于双层活性物质复合电极的锂离子电池等效电路模型，适用于电极具有双层活性物质的锂离子电池，其中活性物质形状和种类不限。

一种基于双层活性物质复合电极的锂离子电池等效电路模型，所述的等效电路模型适用于电极具有双层活性物质的锂离子电池，所述的等效电路模型的组成单元主要包括电池的欧姆电阻R_e、第一电路单元301、第二电路单元302、第三路单元303、 第四电路单元304、 第五电路单元305和锂离子在活性物质中累计或消耗的嵌入电容C_int；所述的欧姆电阻R_e、第一电路单元301、第二电路单元302、第三电路单元303、 第四电路单元304、 第五电路单元305和嵌入电容C_int的依次串联。

进一步地，所述的第一电路单元301由第一层活性物质的电阻R_SEI1和电容C_SEI1并联组成。

所述的第二电路单元302由第一层活性物质的电阻R_ct1和阻抗Z_w1串联后与电容CPE₁并联组成。

所述的第三电路单元303由第二层活性物质的电阻R_SEI2和电容C_SEI2并联组成，所述的第四电路单元304由第二层活性物质的电阻R_ct2和阻抗Z_w2串联后与电容CPE₂并联组成。