鉅大LARGE | 點擊量:1198次 | 2022年05月19日
鋰電池容量衰減有什么原因?
鋰離子電池從制造完成時就開始衰減,一個新電池須供應100%的容量,但大多數(shù)使用中的鋰離子電池組是達不到的。
鋰離子電池大致可分為兩類:鋰金屬電池和鋰離子電池。鋰離子電池不含有金屬態(tài)的鋰,并且是可以充電的。可充電電池的第五代產(chǎn)品鋰金屬電池在1996年誕生,其安全性、比容量、自放電率和性能價格
鋰離子電池的容量隨著不斷使用,其容量會自然衰減的,表現(xiàn)在電壓降低,容量不足,這是與鋰離子電池的材料特性有關,簡單理解就是鋰離子的活性隨著使用會不斷降低,直至最終容量全部衰減完了。下面跟小編一起來分析鋰離子電池容量衰減的原因。
鋰離子電池容量衰減是什么原因?
1.鋰離子電池濫用
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%
鋰離子電池在SOC為120%以下時,沒有明顯的容量損失;當SOC大于120%,負極開始出現(xiàn)鋰沉積,并且由于生成較厚的SEI膜,阻抗變大并造成活性鋰的損失,假如繼續(xù)過充則會引起鋰離子電池熱失控。在過高的SOC下,電解液的分解速率會變快,在石墨負極形成厚的沉積層,該沉積層所含的鋰以沉淀。
此外,大倍率充放電也會造成鋰離子電池容量損失,這是因為正負極在充放電過程會發(fā)生體積收縮和膨脹,而充放電電流越大,收縮膨脹越劇烈,應力越大,從而正負極的顆粒在體積快速變化中更容易發(fā)生破裂或者從集流體剝離,導致循環(huán)衰減加快。
2.溫度因素
不得不提的是鋰離子電池的使用環(huán)境和條件對其容量的損害。溫度絕對是影響鋰離子電池壽命的關鍵因素之一,過高的溫度或過低的溫度都會造成活性鋰離子含量的降低,電極材料結構破壞,金屬離子溶出,導致容量衰減嚴重。
常規(guī)的鋰離子電池工作溫度:-20℃~60℃,不過一般低于0℃后鋰離子電池性能就會下降,放電能力就會相應降低,所以鋰離子電池性能完全的工作溫度,常見是0~40℃。一些特殊環(huán)境要求的鋰離子電池溫度就各有不同了,有些甚至可以在上百攝氏度的環(huán)境中正常運行。
在低溫條件下,電解液粘度增大,離子傳導速度變慢,與外電路電子遷移速度不匹配,電池出現(xiàn)嚴重極化,充放電容量出現(xiàn)急劇降低。尤其是在低溫充電的情況下,會出現(xiàn)從正極遷移過來的Li+來不及嵌入到負極的碳層層格中,在負極端形成鋰金屬結晶,導致電池容量降低,長時間低溫下充電會引發(fā)鋰枝晶刺穿隔膜引發(fā)短路。
影響鋰離子電池容量衰減主要是正負極材料的結構破壞或失活、電解液的分解、鋰離子電池的濫用等等。電池的充放電過程是一個復雜的電化學過程,導致電池容量衰減的因素也不是單一的,并且一個方面的惡化有可能會引發(fā)其他因素來共同影響電池的容量、循環(huán)性能、能量密度等。
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