电池制作及其电化学容量充放电曲线的测定
电池循环测充放电曲线
电池循环测充放电曲线
电池循环测充放电曲线是指对电池进行多次充放电循环测试，并记录每次充放电的电压和电流数据，绘制出的曲线。
该曲线可以反映出电池的性能和寿命，是评估电池性能的重要指标之一。
一般来说，电池循环测充放电曲线的测试步骤如下：
1. 将电池充满电，记录初始电压和电流。
2. 将电池放电至一定电压或电流，记录放电电压或电流。
3. 将电池重新充满电，记录充满电压和电流。
4. 重复步骤2和步骤3，进行多次充放电循环测试。
5. 将每次充放电的电压和电流数据记录下来，并绘制出充放电曲线。
电池循环测充放电曲线通常呈现出以下特征：
1. 初始阶段：电池刚开始使用时，充放电曲线呈现出较陡峭的上升和下降趋势，这是因为电池内部的化学反应尚未完全稳定。
2. 稳定阶段：经过一定的充放电循环后，电池的充放电曲线趋于平缓，表明电池的性能已经趋于稳定，并且可以预测其未来的性能。
3. 衰退阶段：当电池使用寿命逐渐接近结束时，充放电曲线开始出现明显的下降趋势，这是因为电池内部化学反应
逐渐失去控制，导致电池性能下降。
通过电池循环测充放电曲线的测试，可以评估电池的性能和寿命，为电池的选择和使用提供参考。
实验八锂离子电池制备及性能测试实验指导书
实验一：锂离子电池制备及性能测试实验学时：6实验类型：综合实验要求：必修一*实验目的(1)了解锂离子二次电池的工作原理；(2)了解电解质溶液的导电机理和锂离子电池电极材料的合成方法；(3)掌握扣式锂离子电池电极的制备工艺及电池的装配过程；(4)掌握锂离子电池电性能测试方法。
二・实验内容扣式锂离子电池电极的制备工艺及电池的装配过程和扣式锂离子电池电化学性能测试。
三、实验原理、方法和手段液态锂离子二次电池通常采用层状复合氧化物为正极，人造石墨或者天然石墨为负极，充放电过程中通过锂离子的移动实现。
以商品化的液态电解质锂离子电池为例，如下图1」正极材料和负极材料分别为LiFePO4和石墨，以LiPF6・EC-DEC为电解液，其电池工作原理如下：锂离子电池实质上是一种锂离子浓差电池，正负电极由两种不同的锂离子嵌入化合物组成。
正极材料是一种嵌锂式化合物，在外界电场作用下化合物中的Li从晶体中脱出和嵌入。
当电池充电时，Li+离子从正极嵌锂化合物中脱出，经过电解质溶液嵌入负极化合物晶格中，正极活，性物处于贫锂状态；电池放电时，Li+则从负极化合物中脱出，经过电解质溶液再嵌入正极化合物中，正极活f生物为富锂状态。
为保持电荷平衡，充放电过程中应有相同数量的电子经外电路传递，与Li—起在正、负极之间来回迁移，使正、负极发生相应的氧化还原反应，保持一定的电位。
工作电位与构成正、负极的可嵌锂化合物的化学性质、Li+离子浓度等有矢。
在正常充放电过程中，负极材料的化学结构不变。
因此，从充放电反应的可逆性看，锂离子电池反应是一种理想的可逆反应。
锂离子电池在工作电位与构成电极的插入化合物的化学性质、Li+的浓度有尖。
CurrentElectron▼充电：L I F C PO A - xLi+・ M ・X F C PO A + (l-x)LiFePO4放电：F C PO A + xLi八 + M ・xLiFePO^ + (l-x)FePO4图1・1・锂离子电池工作原理＞ LiFePO4为正极‘石墨为负极.研究表明，Li+的脱嵌过程是一个两相反应，存在着LiFePCU和FePCU两相的转化，充电时，铁离子从FeOc层面间迁移出来，经过电解液进入负极，发生FJ+ TFJ+的氧化反应，为保持电荷平衡，电子从外电路到达负极。
认识充放电曲线
8
3. 充放电曲线
3.2 恒流充放电曲线 恒流充放电方法是恒电流计时电势法，即对
电池施加一恒定电流，记录其电极电势（对一个 电极而言）或电池电压（对整个电池而言）随时 间的变化。由于是用恒电流充放电，时间坐标轴 很容易转换为电量（容量）坐标轴。
在充或放电的过程中，充电曲线或放电曲线 有两个参数：时间（容量）和电势（或电压）。 前者表示充（放）电进行的程度，后者决定于电 极的状态，也就是说，充放电曲线是电极（或电 池）状态的反映。
40
60
Capacity ratio
80
100
图3.5 几种正极材料扣式电池的放电曲线
Voltage(V)
3. 充放电曲线
相对于Li电极的首次充放电曲线
4.5
LiCoO2
4
3.5
3
LiNi0.8Co0.2O2
2.5
2
1.5
1
0.5
天然石墨BTR818
0
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
Capacity ratio
2. 电极电势和电池电压
2.5 电极的极化 极化：电极电势偏离其平衡电势的现象。 理想可极化电极 理想不极化电极
极化规律： ¾阳极极化使电极电势向正方向变化，Ea=Ea,0+ η+ ¾阴极极化使电极电势向负方向变化，Ec=Ec,0- η¾在同一时刻，阳极和阴极上通过的电流值相同。
6
2. 电极电势和电池电压
ϕ = ϕ 0 − b(x − 1 ) − RT ln x + RT ln[Li+ ] 2 F 1− x F
其中
ϕ0
=
ϕ0
实验八 锂离子电池制备及性能测试实验指导书
实验一：锂离子电池制备及性能测试实验学时：6实验类型：综合实验要求：必修一、实验目的(1）了解锂离子二次电池的工作原理；(2）了解电解质溶液的导电机理和锂离子电池电极材料的合成方法；(3）掌握扣式锂离子电池电极的制备工艺及电池的装配过程；(4）掌握锂离子电池电性能测试方法。
二、实验内容扣式锂离子电池电极的制备工艺及电池的装配过程和扣式锂离子电池电化学性能测试。
三、实验原理、方法和手段液态锂离子二次电池通常采用层状复合氧化物为正极，人造石墨或者天然石墨为负极，充放电过程中通过锂离子的移动实现。
以商品化的液态电解质锂离子电池为例，如下图1- 1，正极材料和负极材料分别为LiFePO4和石墨，以LiPF6- EC-DEC为电解液，其电池工作原理如下：锂离子电池实质上是一种锂离子浓差电池，正负电极由两种不同的锂离子嵌入化合物组成。
正极材料是一种嵌锂式化合物，在外界电场作用下化合物中的Li 从晶体中脱出和嵌入。
当电池充电时，Li+离子从正极嵌锂化合物中脱出，经过电解质溶液嵌入负极化合物晶格中，正极活性物处于贫锂状态；电池放电时，Li+则从负极化合物中脱出，经过电解质溶液再嵌入正极化合物中，正极活性物为富锂状态。
为保持电荷平衡，充放电过程中应有相同数量的电子经外电路传递，与Li+一起在正、负极之间来回迁移，使正、负极发生相应的氧化还原反应，保持一定的电位。
工作电位与构成正、负极的可嵌锂化合物的化学性质、Li+离子浓度等有关。
在正常充放电过程中，负极材料的化学结构不变。
因此，从充放电反应的可逆性看，锂离子电池反应是一种理想的可逆反应。
锂离子电池在工作电位与构成电极的插入化合物的化学性质、Li+的浓度有关。
充电：LiFePO4 - xLi+ - xe- →xFePO4 + (1-x)LiFePO4放电：FePO4 + xLi+ + xe- →xLiFePO4 + (1-x)FePO4图1- 1. 锂离子电池工作原理，LiFePO4为正极，石墨为负极.研究表明，Li+的脱嵌过程是一个两相反应，存在着LiFePO4和FePO4两相的转化，充电时，铁离子从FeO6层面间迁移出来，经过电解液进入负极，发生Fe2+→Fe3+的氧化反应，为保持电荷平衡，电子从外电路到达负极。
实验三锂离子电池的装配及其电化学性能测试
实验三锂离子电池的装配及其电化学性能测试一、实验目的1．了解扣式锂离子电池的装备过程；2．了解锂离子电池的工作原理。
二、实验原理1．锂离子电池的工作原理锂离子电池和所有的化学电源一样，主要是由正极、负极和电解质三部分组成，还包括电池壳、隔膜、正负极引线等。
锂离子电池对这些基础材料有一定的要求：正极材料要有高的开路电压，循环寿命长，比能量大；隔膜要求有一定的离子穿透性，允许锂离子通过，且有很好的耐氧化性和隔极阻止性等；负极材料也是要求比能量大，安全性好，能够进行快速的充放电；电解液要满足锂离子电导率高，电化学性能稳定，制备容易等。
锂离子电池实际上是锂的浓差电池，其原理为：在充放电过程中，Li+在正、负极的嵌入化合物中嵌入和脱嵌。
其正极材料为LiMO2（M为过渡金属），LiMn2O4或者钒的氧化物，负极材料一般用接近金属锂电池的C等可逆脱嵌锂材料，而电解液主要为无水有机溶剂。
充电时，Li+从正极脱嵌经过电解质嵌入负极，此时负极处于富锂态，正极处于贫锂态；放电时则相反，Li+从负极脱嵌，经过电解质嵌入正极，正极处于富锂态，负极处于贫锂态。
锂离子电池的工作电压与构成电极的锂离子嵌入化合物本身及锂离子的浓度有关。
因此，在充放电循环时，Li+分别在正负极上发生“嵌入-脱嵌”反应，Li+便在正负极之间来回移动，所以，人们又形象地把锂离子电池称为“摇椅电池”或“摇摆电池”。
锂离子电池表达式: (-)C n︱electrolyte︱LiM2O4(+)具体反应如下：正极反应：LiM2O4Li(1-x) M2O4 + xLi+ + xe-负极反应：nC+ xLi+ + xe- Li x C n电池反应：Li M2O4 + nC Li(1-x) M2O4 + Li x C n 2．电池的组装使用模拟纽扣电池能够方便的测试电极材料的比容量和循环性能。
其结构及装配顺序如图2.2所示。
首先将制成的正极片在120℃的真空干燥箱中干燥12h 后作为电池的正极，以锂片作为负极，聚丙烯微孔膜Celgard2032为隔膜，泡沫镍为集电器，1mol/L LiPF6的EC+DMC（体积比1:1）为电解液，在充满氩气（氧含量和水含量均小于1ppm）的真空手套操作箱中组装成LIR2025模拟纽扣电池。
锂离子扣式电池制作及其电化学容量充放电曲线的测定
锂离子扣式电池制作及其电化学容量充放电曲线的测定一 实验目的1. 制作锂离子扣式电池，并测定其电化学容量。
2. 掌握电池容量测量的实验方法以及在实际中的应用。
二 实验原理由于锂离子电池具有比能量高、比功率大、循环寿命长、无记忆效应以及清洁无污染等特性，是继铅蓄电池、镍镉、镍氢电池之后的新一代电池产品，在近十年来得到了飞速的发展。
锂离子电池主要由正极、负极、隔膜和电解质四部分组成。
正极的活性物质一般采用钻酸锂（LiCoO 2）、镍酸锂（LiNiO 2）和锰酸锂（LiMn 2O 4）等；负极一般采用特殊的碳素材料，如石墨（G ）、中间相碳微球（MCMB ）或石油焦炭（PC ）等；隔膜通常使用微孔聚丙烯（PP ）和聚乙烯（PE ）或两者的复合膜（PE-PP-PE ）。
电解质主要包括液态电解液和聚合物电解质两种，电解质的主要作用就是为锂离子（Li +）的通过提供通道。
液态电解液中含有锂盐和有机溶剂，常用的锂盐有LiPF 6、LiBF 4、LiCl04等，有机溶剂有碳酸丙烯酯（PC ）、碳酸乙烯酯（EC ）、二甲基碳酸酯（DMC ）、二乙基碳酸酯（DEC ）等。
锂离子电池的工作原理如图5-34所示。
电池充电时，正极活性物质中的部分Li +脱离钻酸锂晶格经由电解质嵌入或插入到负极活性物质碳的晶格之中，生成Li x C 化合物。
放电时，Li x C 化合物中的Li +脱嵌，再充电时，又重复上述过程，利用Li +在正、负极材料中的嵌入与脱嵌从而完成充放电的过程。
充放电反应可表示如下：三 主要仪器和试剂仪器：氩气手套箱、电池性能测试仪；试剂：LiCoO 2粉末，石墨粉末，乙炔黑，电池用聚四氟乙烯（PTFE ）粉末，电池用聚偏氟乙烯（PVDF ）粉末，N-甲基吡咯烷酮（NMP ），1M LiPF 6/EC:DMC （1:1体积比），电池用聚丙稀多孔膜。
四 实验步骤1. LiCoO 2正极片的制备：将LiCoO 2粉末、乙炔黑、PVDF （为配好的0.02g/mL 的PVDF/NMP 溶液）按85:10:5（质量比）混合搅拌4h ，并辅以超声波分散制成均匀的浆料，将浆料涂于铝箔上，放入温度为60～800C 的烘箱中烘干后，用Ф12.5～16mm 的冲头冲成极片，在压力为2～4MPa 的压力下压片后，放入100～1200C 左右的真空烘箱中干燥3～5小时，转移到氩气手套箱中，待用。
电化学恒电流充放电曲线
电化学恒电流充放电曲线
电化学恒电流充放电曲线是指在恒定电流条件下，充放电过程中电位随时间的变化关系。
具体形式和曲线特征会受到电解质溶液的性质、电池极性和材料的影响。
一般来说，电化学恒电流充放电曲线可以分为充电部分和放电部分。
充电部分: 在充电过程中，电位通常呈线性上升趋势，直到达到充电电位。
在初始阶段，电位
的上升较快，随着充电反应的进行，上升速度逐渐减慢。
当充电电位达到后，电池将进入恒定电位的状态，电位保持稳定，电流通过电解质溶液进入电极以进行充电。
放电部分: 在放电过程中，电位将会逐渐下降，直到达到放电结束的电位。
与充电过程类似，
放电初期电位下降较快，然后逐渐减缓。
一旦放电结束电位到达，电池将进入恒定电位的状态，电位保持稳定，电流通过电极离开电池进行放电。
这种充放电曲线可以用Potentiostat（电位恒定器）来重现和测量。
电化学恒电流充放电曲线的
形状和斜率可以提供有关电池动力学和电极材料性能的重要信息，常用来研究电池材料的储能性能、电化学反应速率以及电池循环寿命等方面的性能评估。
锂离子电池电极材料电化学性能测试方法
锂离子电池电极材料电化学性能测试方法锂离子电池作为目前最常用的电池类型之一，广泛应用于电动汽车、移动设备和储能系统等领域。
电极材料是锂离子电池中的重要组成部分，其电化学性能直接影响到电池的性能和安全性。
因此，对电极材料的电化学性能进行准确的测试和分析非常重要。
本文将对锂离子电池电极材料的电化学性能测试方法进行详细介绍，包括电化学交换反应、电化学阻抗谱分析、循环伏安曲线测试等内容。
1.电化学交换反应电化学交换反应是评价电极材料性能的重要方法之一。
通过对电极材料在锂离子电池循环充放电过程中的电化学反应进行测试，可以评估电极材料的可逆性、容量衰减情况、循环稳定性等性能。
一般来说，电极材料在循环充放电中会发生锂离子的嵌入和脱嵌过程，这个过程会产生电化学反应。
通过测试电压-容量曲线可以得到电极材料的放电容量、循环稳定性和可逆性等性能指标。
一般来说，放电容量愈大，循环稳定性愈好，可逆性愈高，电极材料的性能就愈好。
2.电化学阻抗谱分析电化学阻抗谱是评估电极材料电化学性能的重要测试方法之一。
通过对电池在不同频率下的交流电压响应进行测试，可以得到电池的电荷传输工程、电解质中锂离子的扩散等参数。
通过电化学阻抗谱分析可以得到电压响应和频率之间的关系曲线，通过拟合这个曲线可以得到电池的等效电路模型参数，从而评估电池的内阻、电荷传输系数等性能指标。
3.循环伏安曲线测试循环伏安曲线测试是评估电极材料电化学性能的常用方法之一。
通过对电极材料在不同电位下的电流-时间曲线进行测试，可以得到电极材料的嵌入和脱嵌过程、电荷传输过程、电解质中锂离子扩散等参数。
通过对循环伏安曲线进行分析可以评估电极材料的嵌入和脱嵌动力学性能、电解质中锂离子扩散速率等性能指标。
4.循环寿命测试循环寿命测试是评估电极材料电化学性能的重要方法之一。
通过对电极材料在多次循环充放电过程中的容量保持率、循环稳定性等参数进行测试，可以评估电极材料的循环寿命性能。
一般来说，循环寿命愈长，电极材料的性能就愈好。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
电池制作及其电化学容量充放电曲线的测定
[单项选择题]
1、下列四种电池（或仪器）中哪一种是不能用作直流电源（）。
A.蓄电池
B.干电池
C.标准电池
D.直流稳压电源
参考答案：C
[单项选择题]
2、电池在充、放电过程中，两电极间的电势差值常和由能斯特方程计算的不一样，主要原因是（）。
A.充电过量
B.放电过量
C.用于连接的导线上的电阻太大
D.电极上极化现象存在
参考答案：D
[单项选择题]
3、在实际测量中，电池的实际容量比理论容量（）。
A.高
B.低
C.相等
D.不能缺定
参考答案：B
[单项选择题]
4、实验中建议的充放电制度一般采用的是（）。
A.0.01-0.1C
B.0.1-0.4C
C.0.5-1.0C
D.任意方式
参考答案：B
[单项选择题]
5、电池的充放电一般可采用的方式正确的说法是（）。
A.恒电流充电
B.恒电压充电
C.恒电流放电
D.上述三种方式都是
参考答案：D
[单项选择题]
6、放电控制中，一般放到端电压多少为止？（）
A.1.0V
B.2.0V
C.3.0V
D.4.0V
参考答案：A
[单项选择题]
7、在给定的充或放电条件下，所测得的电池的充电或放电曲线是（）。
A.电压随充或放电时间的变化关系曲线
B.电压与电流的变化关系曲线
C.电流随充或放电时间的变化关系曲线
参考答案：A
[单项选择题]
8、在电极上产生极化的主要因素是（）。
A.来自电极表面电荷的积累
B.来自电极表面浓度的变化
C.来自电极或溶液内阻
D.以上三种因素之和
参考答案：D
[单项选择题]
9、根据氢化物电极组成的电池，阴极贮氢的充电过程时电势随KOH浓度的增加而（）。
A.升高
B.降低
C.不变
D.不能确定
参考答案：A。