鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:744次 | 2021年09月07日
為什么鋰離子電池容量偏低?
1、正極材料的結(jié)構(gòu)變化
正極材料是鋰離子電池的緊要來(lái)源,當(dāng)鋰離子從正極中脫出時(shí)候,為了維持材料電中性狀態(tài),金屬元素必然會(huì)被氧化到達(dá)一個(gè)高的氧化態(tài),這里就伴隨了組分的轉(zhuǎn)變。組分的轉(zhuǎn)變?nèi)菀讓?dǎo)致相轉(zhuǎn)移和體相結(jié)構(gòu)的變化。電極材料相轉(zhuǎn)變可以引起晶格參數(shù)的變化及晶格失配,由此出現(xiàn)的誘導(dǎo)應(yīng)力引起晶粒的破裂,并引發(fā)裂紋的傳播,造成材料的結(jié)構(gòu)發(fā)活力械破壞,從而引起鋰離子電池電化學(xué)性能衰減。
2、負(fù)極材料結(jié)構(gòu)
商業(yè)化鋰離子電池常用的負(fù)極材料有碳材料、鈦酸鋰等,本文以典型負(fù)極石墨進(jìn)行分解。鋰離子電池容量的衰減第一次發(fā)生于化成階段,在這個(gè)階段會(huì)在負(fù)極表面形成SEI,消耗部分鋰離子。
隨著鋰離子電池使用,石墨結(jié)構(gòu)的變化也會(huì)造成電池容量下降。研究發(fā)現(xiàn)循環(huán)后的碳材料雖然保持了石墨的形貌結(jié)構(gòu),但是其(002)晶面的半高寬變大,導(dǎo)致c軸方向的晶粒尺寸變小,晶體結(jié)構(gòu)的改變導(dǎo)致碳材料出現(xiàn)裂紋,進(jìn)而破壞負(fù)極表面的SEI膜并促使SEI膜的修復(fù),SEI膜的過(guò)度生長(zhǎng)消耗活性鋰,因此造成了鋰離子電池的不可逆容量衰減。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
3、電解液的氧化分析
電解液的性質(zhì)顯著影響鋰離子電池的比容量、壽命、倍率充放電性能、工作溫度范圍以及安全性能等。電解液緊要包括溶劑、電解質(zhì)和添加劑三個(gè)部分。溶劑的分析、電解質(zhì)的分析都會(huì)導(dǎo)致電池容量的損失。電解液的分析和副反應(yīng)是鋰離子電池容量衰減的緊要因素,無(wú)論采用何種正負(fù)極材料、何種工藝,隨著鋰離子電池循環(huán)使用,電解液的分析及與正負(fù)極材料間發(fā)生的界面反應(yīng)都會(huì)造成容量的衰減。
4、快速充放電
快速充電時(shí),電流密度過(guò)大,負(fù)極嚴(yán)重極化,鋰離子電池的沉積會(huì)更分明,使在銅箔與碳類活性物質(zhì)邊界處的銅箔脆化,極易出現(xiàn)裂縫。電芯自發(fā)卷繞受到固定空間的限制,銅箔無(wú)法自由伸展出現(xiàn)壓力,在壓力的用途下,原有的裂縫擴(kuò)散生長(zhǎng),因擴(kuò)展空間不夠,銅箔發(fā)生斷裂。
5、長(zhǎng)期深度充放電
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備
放電要轉(zhuǎn)入從內(nèi)部結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō),一是會(huì)造成電解液過(guò)度揮發(fā),二是鋰離子電池的負(fù)極過(guò)度反應(yīng)使其介質(zhì)膜發(fā)生變化造成脫嵌能力下降,形成容量的永久性損失;
充電緊要從電壓穩(wěn)定性和到深夜電網(wǎng)電壓升高,本已經(jīng)停止充電的充電器,電壓升高后,又會(huì)持續(xù)充電,造成電池過(guò)充電導(dǎo)致正極材料結(jié)構(gòu)變化容量損失,分析放氧與電解液劇烈氧化反應(yīng)進(jìn)而燃燒爆炸;電解液有機(jī)溶劑/電解質(zhì)鋰鹽分析;負(fù)極析鋰過(guò)放可能導(dǎo)致負(fù)極銅集電極溶解,正極形成銅枝晶。
6、溫度因素
溫度絕對(duì)是影響鋰離子電池壽命的關(guān)鍵因素之一,過(guò)高的溫度或過(guò)低的溫度都會(huì)造成活性鋰離子含量的降低,從而減少鋰離子電池壽命。
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