鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:3589次 | 2018年04月24日
鋰電池使用環(huán)境的影響有哪些
隨著我國對(duì)節(jié)能環(huán)保的不斷提倡,越來越多的節(jié)能環(huán)保設(shè)備被研發(fā)出來。在電池市場,不管是動(dòng)力型鋰電池或者儲(chǔ)能型電池,都已經(jīng)逐步被鋰電池所取代。相對(duì)于傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池來說,鋰電池具有充放電次數(shù)高(1000次,普通蓄電池300次),無記憶效應(yīng),能做到完全放電,使用壽命長,節(jié)能環(huán)保,重量輕(大約是鉛酸蓄電池的三分之一)等優(yōu)勢(shì),即使價(jià)格要比傳統(tǒng)鉛酸蓄電池貴上不少,但也足以被使用壽命這項(xiàng)有點(diǎn)所彌補(bǔ)。
鋰離子電池的使用環(huán)境對(duì)其循環(huán)壽命影響也是非常重要的。其中,環(huán)境溫度是十分重要的因素。環(huán)境溫度過低或過高都會(huì)影響鋰電池的循環(huán)壽命。
小編研究了C/LiCoO2系鋰離子電池在-20℃條件下的充放電性能。結(jié)果顯示:電池的放電性能在低溫下變差,0.2C放電容量僅為常溫容量的77%,1C放電容量僅為0.2C放電容量的4%。低溫下恒壓充電時(shí)間增加,充電性能也明顯惡化。
鋰離子電池在低溫下放電容量減少的主要原因包括:電解液電導(dǎo)率變差、隔膜的潤濕和/或透過性變差、鋰離子的遷移速度變慢、電極/電解液界面上電荷轉(zhuǎn)移速率減緩等。另外,SEI膜的阻抗在低溫下會(huì)增大,使鋰離子通過電極/電解液界面的速度變慢。其中SEI膜的阻抗增加的原因是:鋰離子在低溫下從負(fù)極脫出較為容易,嵌入較為困難。充電時(shí)金屬鋰會(huì)出現(xiàn)并與電解液發(fā)生反應(yīng),形成新的SEI膜覆蓋在原來的SEI膜上,使電池的阻抗增大從而導(dǎo)致電池的容量下降。
對(duì)同批鋰電池分別在60℃和常溫下進(jìn)行300次充放電循環(huán)實(shí)驗(yàn)。初始階段,60℃條件下電池表現(xiàn)出較高的放電容量。但隨著循環(huán)的進(jìn)行,電池容量衰減加快,循環(huán)穩(wěn)定性降低,后期甚至有電池發(fā)生鼓脹現(xiàn)象。高溫下鋰離子電池的充放電循環(huán)是不穩(wěn)定,高溫導(dǎo)致電池的電極電化學(xué)極化加劇和氣體的產(chǎn)生,造成鼓脹現(xiàn)象,同時(shí)電荷傳輸電阻增加,離子傳輸動(dòng)力學(xué)性能降低。
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%
目前鋰離子電池大多用LiPF6作為電解液,由于電解液的不純或微量水催化分解導(dǎo)電鹽,電解液中含有一定酸性物質(zhì)HF。HF會(huì)與SEI膜中的主要成分ROLi、ROCO2Li等發(fā)生反應(yīng),生成LiF沉積在負(fù)極表面。含有LiF的SEI膜會(huì)阻礙鋰離子的遷移。同時(shí),產(chǎn)生的高阻抗物質(zhì)會(huì)使石墨顆粒之間絕緣隔離。隨著高溫充放電的進(jìn)行,負(fù)極性能會(huì)逐漸惡化*終導(dǎo)致電池失效。
使用鋰離子電池的設(shè)備在運(yùn)輸或正常工作的情況下,有可能會(huì)經(jīng)受振動(dòng)、沖擊、碰撞等條件的考驗(yàn)。某些鋰電池在與系統(tǒng)通信時(shí)進(jìn)行充放電并根據(jù)一定頻率接收數(shù)據(jù)信息。設(shè)備振動(dòng)時(shí)的頻率有可能對(duì)電池頻率產(chǎn)生干擾,從而引起芯片數(shù)據(jù)出錯(cuò)或引發(fā)保護(hù)電路動(dòng)作。強(qiáng)振動(dòng)或沖擊下,鋰離子電池的極耳、外部的連線、接線柱、焊點(diǎn)等可能會(huì)折斷或脫落,電池極片上的活性物質(zhì)也可能剝落,這都會(huì)影響電池的壽命甚至產(chǎn)生危險(xiǎn)的情況。
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