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影響鋰離子電池循環性能和循環壽命的因素

來源:存能電氣  日期:2019-07-19 11:19  瀏覽量:

  影響鋰離子電池循環性能和循環壽命的因素。鋰離子電池充放電循環過程是一個復雜的物理化學反應過程,其循環壽命影響因素是多方面的。一般來說,我們將鋰離子電池在循環過程中容量下降到初始容量的80%時所經過的循環次數,定義為鋰離子電池的壽命。

鋰離子電池.jpg

  影響鋰離子電池循環性能的因素

  1、水分

  過多的水分會與正負極活性物質發生副反應、破壞其結構進而影響循環,同時水分過多也不利于SEI膜的形成,但在痕量的水分難以除去的同時,痕量的水也可以一定程度上保證電芯的性能。

  2、正負極壓實

  正負極壓實過高,雖然可以提高電芯的能量密度,但是也會一定程度上降低材料的循環性能,從理論來分析,壓實越大,相當于對材料的結構破壞越大,而材料的結構是保證鋰離子電池可以循環使用的基礎;此外,正負極壓實較高的電芯難以保證較高的保液量,而保液量是電芯完成正常循環或更多次的循環的基礎。

  3、測試的客觀條件

  測試過程中的充放電倍率、截止電壓、充電截止電流、測試中的過充過放、測試房溫度、測試過程中的突然中斷、測試點與電芯的接觸內阻等外界因素,都會或多或少影響循環性能測試結果,另外,不同的材料對上述客觀因素的敏感程度各不相同,統一測試標準并且了解共性及重要材料的特性應該就足夠日常工作使用了。

  4、負極過量

  負極過量的原因除了需要考慮首次不可逆容量的影響和涂布膜密度偏差之外,對循環性能的影響也是一個考量,對于鈷酸鋰加石墨體系而言,負極石墨成為循環過程中的“短板”一方較為常見,若負極過量不充足,鋰電芯可能在循環前并不析鋰,但是循環幾百次后正極結構變化甚微但是負極結構被破壞嚴重而無法完全接收正極提供的鋰離子從而析鋰,造成容量過早下降。

  5、涂布膜密度

  太薄的膜密度涂布時的誤差可能更難控制,活性物質中的大顆粒也可能會對涂布、滾壓造成負面影響,更多的層數意味著更多的箔材和隔膜,進而意味著更高的成本和更低的能量密度,所以,評估時也需要均衡考量。

  6、材料種類

  材料的選擇是影響鋰電池性能的第一要素,選擇了循環性能較差的材料,工藝再合理、制成再完善,電芯的循環也必然無法保證;選擇了較好的材料,即使后續制成有些許問題,循環性能也可能不會差的過于離譜。在電芯設計時,若一極確認選用循環性能較差的材料,則另一極無需選擇循環性能較好的材料,浪費。

  7、電解液量

  電解液量不足對循環產生影響主要有三個原因,一是注液量不足,二是雖然注液量充足但是老化時間不夠或者正負極由于壓實過高等原因造成的浸液不充分,三是隨著循環電芯內部電解液被消耗完畢。

  影響鋰離子電池循環壽命的因素

  鋰離子電池充放電循環過程是一個復雜的物理化學反應過程,其循環壽命影響因素是多方面的。一方面與鋰電池本身的特性相關,例如設計、制造工藝和材料性能退化等;另一方面與使用過程中電池受外界的影響有關,例如使用環境和充放電制度等。

  ●設計和制造工藝的影響

  在鋰電池設計過程中,材料的選擇是最重要的因素。不同的材料性能特性不同,所研發的電池性能也有差距。正負極材料匹配的循環性能好,電池的循環壽命才會長。在配料方面,要注意正、負材料的添加量。

  ●電池使用環境的影響

  鋰離子電池的使用環境對其循環壽命影響也是非常重要的。其中,環境溫度是十分重要的因素。環境溫度過低或過高都會影響鋰電池的循環壽命。

  以上就是影響鋰離子電池循環性能和循環壽命的因素,循環性能對鋰離子電池的重要程度無需贅言;另外就宏觀來講,更長的循環壽命意味著更少的資源消耗。影響鋰電池循環性能的主要因素就是正負極材料的穩定性,若正負極材料每次都能完全恢復,那么鋰離子電池的壽命會無限長。

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