全电池正负极如何容量匹配？
一、全电池正负极如何容量匹配？
电池设计时，如果负极没有接受锂离子的位置，锂离子会在负极表面析出，形成锂枝晶，刺穿隔膜，造成电池内短路，引发热失控。因此，在锂电池设计时，负极往往需要过量设计以避免此类情况出现，具体包括两个方面：（1）N/P设计，即单位面积内负极容量与正极容量的比值，NP比一般为1.03-1.5之间，保证负极具备一定的过量以避免锂枝晶析出，NP比具体数值按照不用材料体系的设计考虑。（2）Overhang设计，Overhang是指负极极片长度和宽度方向多出正负极极片之外的部分。例如图1（b）所示，一般地负极极片尺寸要比正极大一些。卷绕结构的电池也一样，负极在长度和宽度方向都要有面积余量，如图1（f）。
图1. （a-e）具有不同正极/负极面积比的五种纽扣电池示意图和（f）卷绕电池负极面积余量设计
负极的Overhang设计从析锂安全性方面考虑，余量面积越大越好。但是，余量面积设计越大，电池能量密度越低，而且对电池性能也会有影响。为了研究负极余量面积对性能的影响，研究者设计了如图1（a-e）所示5种纽扣电池，例如C12A12表示正极圆片直径12mm，负极圆片12mm，其它标号含义类似。具体的正负极极片面积以及面积比如表1所示。具体的电池正负极材料和极片参数如表2所示，正极采用钴酸锂LCO，负极采用人造石墨。负极/正极面容量比（N/P）为1.13。
电池组装后静置12 小时，然后以 0.1C的恒定电流 (CC) 在 3.0 和 4.2 V 之间化成循环1次，然后再在 0.2C电流密度下在 3.0 和 4.2 V 之间循环3 次。化成和3次稳定电池的循环充电容量（CHG）、放电容量（DIS）、库伦效率(Coul.eff.)列入表3中。随着负极面积从 1.13 逐渐增加到 2.54 cm 2 ，首先由于负极上SEI形成反应的增加，初始库仑效率从大约 90% 大幅下降到 79% 。虽然随着负极面积的增大，充电容量也增加了大约 2%（从 1.945 到 1.987 mAh）（见表 3），但放电容量从 1.759（C12A12）到 1.571 mAh ，减少了大约 11%（ C12A18），这意味着在充电过程中一些锂离子被不可逆地消耗形成SEI，而不是嵌入到石墨负极中。具有较大负极的纽扣电池显示在充电过程的出增加的分解反应和放电容量下降。
对于正极面积比负极大的C16A12，尽管化成步骤中的充电容量似乎达到了理论值，但放电容量大大降低，库仑效率非常低，约为 63%。在随后3次循环期间，放电容量显示出更大的连续下降，而库仑效率相对较低。这种不同的现象与负极边缘表面不可逆的锂枝晶形成密切相关。
图2. 四种不同正极/负极面积比的电池化成首圈充放电曲线对比
通过倍率性能和循环测试研究了正极/负极面积比对电化学性能的影响。不同倍率的电压曲线如图3所示。正极面积不变，随着负极面积的增加，以1C放电容量为依据，倍率放电容量保持率下降。
图3. 四种不同正极/负极面积比的电池倍率性能对比
电池的1C/1C 循环结果如图4所示，除了相反的情况（电池 C16A12），其他四种情况在 100 次循环中表现出稳定的容量保持，具有较大负极面积的电池容量略低。然而，C12A12 电池在第 30 个循环左右开始显示出稍微更快的容量衰减。这可能与负极容量不足，不可逆的 SEI 形成和连续电解质分解有关。
图4. 5种不同正极/负极面积比的电池循环性能对比
图5是对Overhang影响的解释，充满电、满电保持一周和放电状态时，负极Overhang区域颜色变化过程。充电过程中，正极脱出的锂离子垂直于极片运动到负极并嵌入，石墨变成金黄色，而对于Overhang区域没有锂离子嵌入，颜色保持黑色。但是在满电状态下，电池保持一定的时间，极片中还存在锂离子的横向扩散重新分布过程，由于锂浓度梯度引起锂从扩散到Overhang区域，其颜色发生变化。
图5. 负极Overhang区域颜色变化过程：（a）充电到4.15V；（b）4.15V，60℃下保存一周；（c）然后放电到3.0V
锂的横向扩散过程机理如图6所示。在充电时正极的锂垂直扩散到负极对应区域，负极边缘没有锂浓度，SOC保持为0；充电结束的静置阶段，中心区域的锂在浓度梯度作用下扩散到边缘区域，Overhang区形成一定锂浓度梯度，Overhang区附近的锂浓度略有下降；放电时，负极中心区域的锂返回正极，而Overhang区的锂也会返回正极边缘。正极边缘的锂浓度更高些；放电结束静置阶段，正极锂横向扩散平衡浓度；下一次充电时由于正极边缘锂浓度更高，导致负极Overhang区附近的锂浓度也会更高，从而产生析锂。
图6. 充放电过程中正负极及OVERHANG区域的SOC变化过程
在设计与制造锂离子电池时，一方面需要考虑负极有接受锂离子的区域，一般负极尺寸要大于正极；另一方面，负极余量面积在锂的横向扩散中也会导致SEI形成消耗更多活性锂，以及负极边缘析锂，应采取措施确保正极和负极尺寸完全相同并且彼此完全重叠，或者至少应使负极Overhang区尽可能小。
参考文献[1] Son B , Ryou M H , Choi J , et al. Effect of cathode/anode area ratio on electrochemical performance of lithium-ion batteries[J]. Journal of Power Sources, 2013, 243(dec.1):641-647.[2] Grimsmann F , Gerbert T , Brauchle F , et al. Hysteresis and current dependence of the graphite anode color in a lithium-ion cell and analysis of lithium plating at the cell edge[J]. Journal of Energy Storage, 2018, 15(feb.):17-22.[3] Hufner T , Oldenburger M , Beduerftig B , et al. Lithium flow between active area and overhang of graphite anodes as a function of temperature and overhang geometry[J]. Journal of Energy Storage, 2019, 24(AUG.):100790.1-100790.6.
二、三元石墨全电池充放电电压范围？
三元锂电池电芯根据其物理和化学特性所定，电压过高会出现材料的化学成分不可逆的化学反应，产生高温电解质气化，经试验三元锂电池充电至4.3V是个临界点，4.3V安全稳定，因此三元锂电池设置为4.2V为充电截止电压。也就三元锂电池的最高电压。
三、铁铬电池和全钒电池比较？
铁铬电池优于钒电池。原因如下：
铁铬液流电池在很宽的温度区间内都能使用，下至东北的极寒天气，上至吐鲁番夏天的酷暑，环境适应性很好。不像磷酸铁锂电池，一到寒冬就拉跨。
其次，铁铬液流电池循环次数强。通俗地说，铁铬液流电池有点儿永生那味了。（理论上循环次数可以达到万次以上，这点和全钒液流电池很像。而且即便中间遇到各式各样的问题要废弃，废旧的铁铬液流电池回收也很方便）。
四、全氢电池工作原理？
氢能源电池原理：电解水的逆反应将氢和氧分别供给阳极和阴极，通过阳极向外扩散发生反应，通过外部的负载到达阴极，形成能量并将能量储存起来。氢能源电池是将氢气和氧气的化学能直接转换成电能的发电装置。氢能源电池对环境无污染，主要是通过电化学，不是采用燃烧，燃烧后会释放有毒物质，对大气造成污染，燃料电池发生反应后，只能产生水和热，对于大气不会造成污染，如果氢是通过可再生能源产生的，整个循环就是彻底不产生有害物质排放的过程
五、什么叫全解码电池？
一般说的全解码电池是指非原厂兼容电池对原厂相机的支持程度。
现在相机电池是有芯片的，电池和相机之间是有数据交换，这样相机可以获得电池的一些基础数据，比如剩余电量拍摄张数等。有些原装充电器也会要求原装电池才能充电。这个就给第三方电池厂家提出了一个难题，如果没有厂家授权，生产的电池甚至不能在这些相机上使用，于是这些电池厂需要进行解码操作。
六、苹果全系电池容量？
苹果历代电池容量如下，按年份排列:
2010年
iPhone 4、512MB，1420 mAh
2011年
iPhone 4s、512MB，1420 mAh
2012年
iPhone 5、1GB，1440 mAh
2013年
iPhone 5c、1GB，1510 mAh
iPhone 5s、1GB，1550 mAh
2014年
iPhone 6、 1GB，1810 mAh
iPhone 6 Plus、 1GB，2915 mAh
2015年
iPhone 6s、 2GB，1715 mAh
iPhone 6s Plus、 2GB，2750 mAh
iPhone SE、 2GB，1642 mAh
2016年
iPhone 7、 2GB，1960 mAh
iPhone 7 Plus、 3GB，2900 mAh
2017年
iPhone 8、 2GB，1821 mAh
iPhone 8 Plus、 3GB，2675 mAh
iPhone X、 3GB，2716 mAh
2018年
iPhone XS、 4GB，2658 mAh
iPhone XR、 3GB，2942 mAh
iPhone XS Max、 4GB，3174 mAh
2019年
iPhone 11、4GB，3110 mAh
iPhone 11 Pro、4GB，3174 mAh
iPhone 11 Pro Max、4GB，3969 mAh
2020年
iPhone SE（第二代）、3GB，1821 mAh
iPhone 12、4GB，2815 mAh
iPhone 12 mini、 4GB，2227 mAh
iPhone 12 Pro、6GB，2815 mAh
iPhone 12 Pro Max、 6GB，3687 mAh
七、macbookair电池全负荷容量多少？
macbook air电池全负荷只有4480mAH(毫安小时).
八、全铁液流电池原理？
全铁液流电池采用铁盐和水作为电解液，电池工作时正负极电解液由各自的送液泵强制通过各自反应室循环流动，经过电堆参与电化学反应，实现化学能与电能的转换，从而实现电能的存储与释放。
这种电池将用于公用事业规模的太阳能项目，这些项目遍布美国，使这些太阳能发电厂在太阳落山后仍能提供数小时的电力。
九、全钒液流电池原理？
全钒液流电池是一种以钒为活性物质呈循环流动液态的氧化还原电池。
原理：钒液流电池电能以化学能的方式存储在不同价态钒离子的硫酸电解液中，通过外接泵把电解液压入电池堆体内，在机械动力作用下，使其在不同的储液罐和半电池的闭合回路中循环流动，采用质子交换膜作为电池组的隔膜，电解质溶液平行流过电极表面并发生电化学反应，通过双电极板收集和传导电流，从而使得储存在溶液中的化学能转换成电能。
十、全原机电池效率多少？
、正常的新的手机电池，循环是0，电池效率一定是100%。
