极化电池技术

根据极化产生的原因，极化可以分成三种：电化学极化、浓度极化和欧姆极化。

1、电化学极化是由各种类型的电化学本身不可逆引起的极化；

2、浓度极化是由于反应物消耗引起电极表面得不到及时补充（或是某种产物在电极表面积累，不能及时疏散），例如氢在电池正极的积累，导致电极电势偏离通电前按总体浓度计算的平均值；

3、欧姆极化是由于电解液、电极材料以及导电材料之间存在的接触电阻所引起的极化。

以上三种极化是电化学反应的阻力。因此，电池的内阻为欧姆内阻、电化学极化内阻与浓度极化内阻之和。

1、电解液的影响：电解液电导率低是锂离子电池极化发生的主要原因。锂离子电池用电解液的电导率一般只有0.01～0.1S/cm,，是水溶液的百分之一。因此，锂离子电池在大电流放电时，来不及从电解液中补充Li ，会发生极化现象。提高电解液的导电能力是改善锂离子蓄电池大电流放电能力的关键因素。 

2、正负极材料的影响：正极材料颗粒大锂离子扩散到表面的通道加长，不利于大倍率放电， 

3、导电剂：正极导电剂的含量是影响高倍率放电性能的关键因素。正常电池不能进行高倍率放电的主要原因是,正常正极配方中的导电剂含量不足,大电流放电时电子不能及时地转移,极化内阻迅速增大,使电池的电压很快降低到放电终止电压。 

4、极片厚度的影响：大电流放电的情况下，活性物质反应速度很快，要求离子能在材料中迅速的嵌入、脱出，若是极片较厚，无疑加长了离子运动的路径，增大了离子运动的阻力。但如果极片的压实密度较大，则活性物质内部离子运动的小路径、小孔隙变得更小。由于电池内阻增大与材料孔隙率减小有顺便关系，因此压实密度过大，材料与电解液之间接触面减小，电池内阻就会增大。制浆过程时间过短，浆料不匀，电池在充放电的过程中有可能出现锂离子扩散速度缓慢，大电流充放电时，极化大、电阻大，电池安全性差的情况而制浆过程时间过长，浆料过细，电池的内阻则过大。其次，涂布厚度及其均一性也影响到锂离子在活性物质中的嵌入和脱出。例如负极膜较厚，不均一，因充电过程各处极化大小不同，就有可能发生金属锂在负极表面局部沉积的情况。正极片压实密度对倍率放电性能有影响，压实密度过大放电容量低，大倍率放电时放电容量少，但压实密度小未必放电容量高。 

5、SEI膜的影响：SEI 膜的形成增加了电极/电解液界面的电阻，造成电压滞后即极化，化成电压在2.5V以上时生成SEI膜，电压在3.0~3.5V是SEI膜生成的主要阶段。电池的内阻随电池放电电流的增大而增大，这主要是由于大的放电电流使得电池的极化趋势增大，并且放电电流越大，则极化的趋势就越明显，根据欧姆定律：V=E0-I×RT，内部整体电阻的增加，则电池电压达到放电截止电压所需要的时间也相应减少，故放出的容量也减少。

阳极电流产生的电极极化叫作阳极极化；阴极电流产生的电极极化叫阴极极化。在电极单位面积上通过的电流越大，偏离平衡电极电位越严重。比如说铁生锈，是因为铁内部有杂质（通常是C）在电解质溶液中铁就会做负极，而碳做正极，加速了铁的腐蚀。

不同电介质的极化程度是不一样的。为了分析电介质极化的宏观效应，常引入极化强度P这一物理量来表征电介质的极化特性。极化强度是一个矢量，定义单位体积内电偶极子电矩的矢量和为极化强度。

线极化波又有水平极化波和垂直极化波之分。电场的两个分量没有相位差（同相）或相位差为180度（反相）时，合成电场矢量是直线极化。当电场强度方向垂直于地面时，此电波就称为垂直极化波；当电场强度方向平行于地面时，此电波就称为水平极化波。

若电场矢量在空间描出的轨迹为一个圆，即电场矢量是围绕传播方向的轴线不断地旋转，则称为圆极化波。

电磁波极化E极化波

平面电磁波入射波的E波沿Y方向极化，称E极化波。也称TE波 。

电磁波极化H极化波

平面电磁波入射波的H波沿X方向极化，称H极化波。也称TM波。

电磁波极化右旋极化波

一个椭圆的或圆的极化波，它的电场向量在任一正交于传播方向的固定平面内，沿着传播方向观察时，随着时间沿右手或顺时针方向旋转。

电磁波极化左旋极化波

一个椭圆的或圆的极化波，它的电场向量在任一正交于传播方向的固定平面内，沿着传播方向观察时，随着时间沿左手或逆时针方向旋转。

电磁波极化圆极化波

圆极化波可由两正交且具有90度相位差的分量合成产生，根据矢量端点旋转方向的不同，圆极化可以是右旋的，也可以是左旋的。

具体判断可按如下方式进行：将右手大拇指指向电磁波的传播方向，其余四指指向电场强度E的矢端并旋转，若与E的旋转一致，则为右旋圆极化波；若与E的旋转相反，则为左旋圆极化波。

当有电流通过电极时，因离子扩散的迟缓性而导致电极表面附近离子浓度与本体溶液中不同，从而使电极电势与j_r 发生偏离的现象，称为“浓差极化”。电极发生浓差极化时，阴极电势总是变得比j_r低，而阳极电势总是变得比j_r高。因浓差极化而造成的电极电势 j_I与j_r之差的绝对值，称为“浓差过电势”。浓差过电势的大小是电极浓差极化程度的量度。其值取决于电极表面离子浓度与本体溶液中离子浓度差值之大小。因此，凡能影响这一浓差大小的因素，皆能影响浓差过电势的数值。例如，需要减小浓差过电势时，可将溶液强烈搅拌或升高温度，以加快离子的扩散；而需要造成浓差过电势时，则应避免对于溶液的扰动并保持不太高的温度。

离子扩散的速率与离子的种类以及离子的浓度密切相关。因此，在同等条件下，不同离子的浓差极化程度不同；同一种离子在不同浓度时的浓差极化程度亦不同。极谱分析就是基于这一原理而建立起来的一种电化学分析方法，可用于对溶液中的多种金属离子进行定性和定量分析 。