如何通俗的理解鋰離子電池倍率越大容量越小？

01-22

鋰電小白，前幾天問了師兄這個問題，師兄說你看藍電上的曲線就是那樣的，不要管這些，我只能來知乎問了

擼串喝酒，1小時3瓶，起碼可以喝6瓶。

如果你10分鐘3瓶，我估計直接就倒了。

這就是所謂的倍率越大，酒量越小。

本來想說右轉去小木蟲的，算了。

題主看這裡：

電池中的倍率縮寫是Current-Rate

A C-rate is a measure of the rate at which a battery is discharged relative to its maximum capacity. A 1C rate means that the discharge current will discharge the entire battery in 1 hour.

就是電池在規定的時間內放出其額定容量所輸出的電流值，1C表示用1個小時將電池電量放完所需要的電流大小。2C就表示0.5小時放完所需要的電流大小。

倍率越大，也就意味著電流越大。

在放電過程中，鋰離子從負極回遷正極，構成容量的增加，倍率增大：

1.留給鋰離子回遷的時間不多了，自然回遷的數量就少了；

2.大電流帶來的極化也大；

我畫了一幅圖，題主看看吧：

另外，別什麼事都去問師兄，有時間上小木蟲看看。

逆向思考問題，直觀現象就是沒有放出來電，那麼為什麼放不出來電，就是說鋰離子沒有從負極脫嵌回遷至正極。那麼你就該思考為什麼沒有脫嵌或者沒有遷移至正極？

先說脫嵌，首先高倍率電流很大，基本就是幾秒鐘放完電的概念，在這幾秒鐘，鋰離子集中爆發的從負極中脫出來聚集在負極表面，而離負極較遠的電解液中，鋰離子的濃度很低，造成濃差極化，並且大電流情況下歐姆極化的副作用會被放大（工業上一般要控制在1.5mΩ以下），導致電池電壓瞬間下降至截止電壓，放電結束，然而容量並沒有發揮。再次就是由於放電時間短，鋰離子在電解液中的擴散速度有限。

然後說鋰離子在正極的嵌入，大量鋰離子瞬間在正極活性物質表面反應，導致材料表面最外層失活（已經不能接納鋰離子），由於時間較短，後續的鋰離子來不及遷移進活性物質深處。（這也解釋了為什麼正負極需要和電解液充分接觸）

另外高倍率放電對材料的結晶度和結構的完整度要求很高，大電流也就意味著大的破壞度，材料的驟然收縮導致破壞晶型，以及活性物質和集流體的粘結牢固度。

所以高倍率的電池要求塗覆厚度較薄，壓實密度不能過大。但一味的求薄和小的壓實密度，就導致容量降低和循環壽命下降，這個度要長時間的摸索才能掌控。

工業上需要實驗正負極材料的匹配問題，電解液的匹配問題和隔膜的匹配問題等，以求做出更好的電芯。電池看起來簡單，但是很多東西細研究很複雜。

個人拙見，歡迎指正。

別的方面不清楚，為了大電流放電降低內阻，動力電池的極板在設計的時候都會比較厚，這樣有效表面積就會下降。所以同尺寸下，允許放電倍率越大，設計容量就越小。另外則是由於大電流放電，電解液快速參與反應，導致電解液靠近極板的地方和遠離極板的地方濃度不同而沒有時間混合均勻，這也導致了容量下降。而極板大電流放電的時候生成的表面物質晶格形狀也不同，粗大的晶格會把電解液阻攔在其中，導致更長時間無法混合均勻。

容量沒小，只是電流大了電壓都損失到極化上了，根本沒充滿就提前到了截止電壓。放電一樣。

通俗的講是一個桶裝水，你用水龍頭放水，慢慢放可以裝滿桶，如果拿個消防隊用的那個大水管放也許很快就到頂了但是卻裝不滿～～～至於原理跟極化和動力學有關係了，其他人都有解釋了

從設計上看，

1.為保證電流密度足夠大，倍率越大每層厚度越薄，同樣的容量，需要的層數就越多，而層數越多，需要的集流體（箔材）和隔膜就越多，倍率電池中這些集流體和隔膜占每層厚度的20%以上，如果多一半的層數，厚度浪費起碼15%；

2.倍率越大，導電類的輔助用料就越多，其他的輔料也會多一些，活性物質（發揮出容量的料）的含量就越低了，另一個方面，活性物質的密度也會越小，這樣同樣體積內的活性物質就越少了，容量就少了所；

3.樓上的說的同樣重量的活性物質在倍率電池中發揮的也差點，單位重量發揮的容量少了，同重量下容量也就少了；

倍率越大極化越大，也就是說電池內部分擔的電壓越大，輸出電壓越低，也就是約容易達到截止電壓。如果大倍率到3.0V再靜置一會用小電流還是可以再放出電來的