極化電池技術(shù)

根據(jù)極化產(chǎn)生的原因，極化可以分成三種：電化學(xué)極化、濃度極化和歐姆極化。

1、電化學(xué)極化是由各種類型的電化學(xué)本身不可逆引起的極化；

2、濃度極化是由于反應(yīng)物消耗引起電極表面得不到及時補充（或是某種產(chǎn)物在電極表面積累，不能及時疏散），例如氫在電池正極的積累，導(dǎo)致電極電勢偏離通電前按總體濃度計算的平均值；

3、歐姆極化是由于電解液、電極材料以及導(dǎo)電材料之間存在的接觸電阻所引起的極化。

以上三種極化是電化學(xué)反應(yīng)的阻力。因此，電池的內(nèi)阻為歐姆內(nèi)阻、電化學(xué)極化內(nèi)阻與濃度極化內(nèi)阻之和。

1、電解液的影響：電解液電導(dǎo)率低是鋰離子電池極化發(fā)生的主要原因。鋰離子電池用電解液的電導(dǎo)率一般只有0.01～0.1S/cm,，是水溶液的百分之一。因此，鋰離子電池在大電流放電時，來不及從電解液中補充Li ，會發(fā)生極化現(xiàn)象。提高電解液的導(dǎo)電能力是改善鋰離子蓄電池大電流放電能力的關(guān)鍵因素。?

2、正負(fù)極材料的影響：正極材料顆粒大鋰離子擴(kuò)散到表面的通道加長，不利于大倍率放電，?

3、導(dǎo)電劑：正極導(dǎo)電劑的含量是影響高倍率放電性能的關(guān)鍵因素。正常電池不能進(jìn)行高倍率放電的主要原因是,正常正極配方中的導(dǎo)電劑含量不足,大電流放電時電子不能及時地轉(zhuǎn)移,極化內(nèi)阻迅速增大,使電池的電壓很快降低到放電終止電壓。?

4、極片厚度的影響：大電流放電的情況下，活性物質(zhì)反應(yīng)速度很快，要求離子能在材料中迅速的嵌入、脫出，若是極片較厚，無疑加長了離子運動的路徑，增大了離子運動的阻力。但如果極片的壓實密度較大，則活性物質(zhì)內(nèi)部離子運動的小路徑、小孔隙變得更小。由于電池內(nèi)阻增大與材料孔隙率減小有順便關(guān)系，因此壓實密度過大，材料與電解液之間接觸面減小，電池內(nèi)阻就會增大。制漿過程時間過短，漿料不勻，電池在充放電的過程中有可能出現(xiàn)鋰離子擴(kuò)散速度緩慢，大電流充放電時，極化大、電阻大，電池安全性差的情況而制漿過程時間過長，漿料過細(xì)，電池的內(nèi)阻則過大。其次，涂布厚度及其均一性也影響到鋰離子在活性物質(zhì)中的嵌入和脫出。例如負(fù)極膜較厚，不均一，因充電過程各處極化大小不同，就有可能發(fā)生金屬鋰在負(fù)極表面局部沉積的情況。正極片壓實密度對倍率放電性能有影響，壓實密度過大放電容量低，大倍率放電時放電容量少，但壓實密度小未必放電容量高。?

5、SEI膜的影響：SEI?膜的形成增加了電極/電解液界面的電阻，造成電壓滯后即極化，化成電壓在2.5V以上時生成SEI膜，電壓在3.0~3.5V是SEI膜生成的主要階段。電池的內(nèi)阻隨電池放電電流的增大而增大，這主要是由于大的放電電流使得電池的極化趨勢增大，并且放電電流越大，則極化的趨勢就越明顯，根據(jù)歐姆定律：V=E0-I×RT，內(nèi)部整體電阻的增加，則電池電壓達(dá)到放電截止電壓所需要的時間也相應(yīng)減少，故放出的容量也減少。

陽極電流產(chǎn)生的電極極化叫作陽極極化；陰極電流產(chǎn)生的電極極化叫陰極極化。在電極單位面積上通過的電流越大，偏離平衡電極電位越嚴(yán)重。比如說鐵生銹，是因為鐵內(nèi)部有雜質(zhì)（通常是C）在電解質(zhì)溶液中鐵就會做負(fù)極，而碳做正極，加速了鐵的腐蝕。

不同電介質(zhì)的極化程度是不一樣的。為了分析電介質(zhì)極化的宏觀效應(yīng)，常引入極化強度P這一物理量來表征電介質(zhì)的極化特性。極化強度是一個矢量，定義單位體積內(nèi)電偶極子電矩的矢量和為極化強度。

線極化波又有水平極化波和垂直極化波之分。電場的兩個分量沒有相位差（同相）或相位差為180度（反相）時，合成電場矢量是直線極化。當(dāng)電場強度方向垂直于地面時，此電波就稱為垂直極化波；當(dāng)電場強度方向平行于地面時，此電波就稱為水平極化波。

若電場矢量在空間描出的軌跡為一個圓，即電場矢量是圍繞傳播方向的軸線不斷地旋轉(zhuǎn)，則稱為圓極化波。

電磁波極化E極化波

平面電磁波入射波的E波沿Y方向極化，稱E極化波。也稱TE波 。

電磁波極化H極化波

平面電磁波入射波的H波沿X方向極化，稱H極化波。也稱TM波。

電磁波極化右旋極化波

一個橢圓的或圓的極化波，它的電場向量在任一正交于傳播方向的固定平面內(nèi)，沿著傳播方向觀察時，隨著時間沿右手或順時針方向旋轉(zhuǎn)。

電磁波極化左旋極化波

一個橢圓的或圓的極化波，它的電場向量在任一正交于傳播方向的固定平面內(nèi)，沿著傳播方向觀察時，隨著時間沿左手或逆時針方向旋轉(zhuǎn)。

電磁波極化圓極化波

圓極化波可由兩正交且具有90度相位差的分量合成產(chǎn)生，根據(jù)矢量端點旋轉(zhuǎn)方向的不同，圓極化可以是右旋的，也可以是左旋的。

具體判斷可按如下方式進(jìn)行：將右手大拇指指向電磁波的傳播方向，其余四指指向電場強度E的矢端并旋轉(zhuǎn)，若與E的旋轉(zhuǎn)一致，則為右旋圓極化波；若與E的旋轉(zhuǎn)相反，則為左旋圓極化波。

當(dāng)有電流通過電極時，因離子擴(kuò)散的遲緩性而導(dǎo)致電極表面附近離子濃度與本體溶液中不同，從而使電極電勢與j_r 發(fā)生偏離的現(xiàn)象，稱為“濃差極化”。電極發(fā)生濃差極化時，陰極電勢總是變得比j_r低，而陽極電勢總是變得比j_r高。因濃差極化而造成的電極電勢 j_I與j_r之差的絕對值，稱為“濃差過電勢”。濃差過電勢的大小是電極濃差極化程度的量度。其值取決于電極表面離子濃度與本體溶液中離子濃度差值之大小。因此，凡能影響這一濃差大小的因素，皆能影響濃差過電勢的數(shù)值。例如，需要減小濃差過電勢時，可將溶液強烈攪拌或升高溫度，以加快離子的擴(kuò)散；而需要造成濃差過電勢時，則應(yīng)避免對于溶液的擾動并保持不太高的溫度。

離子擴(kuò)散的速率與離子的種類以及離子的濃度密切相關(guān)。因此，在同等條件下，不同離子的濃差極化程度不同；同一種離子在不同濃度時的濃差極化程度亦不同。極譜分析就是基于這一原理而建立起來的一種電化學(xué)分析方法，可用于對溶液中的多種金屬離子進(jìn)行定性和定量分析 。