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影响锂离子电池循环性能和循环寿命的因素

来源:小鱼儿玄机2站  日期:2019-07-19 11:19  浏览量:

  影响锂离子电池循环性能和循环寿命的因素。锂离子电池充放电循环过程是一个复杂的物理化学反应过程,其循环寿命影响因素是多方面的。一般来说,我们将锂离子电池在循环过程中容量下降到初始容量的80%时所经过的循环次数,定义为锂离子电池的寿命。

锂离子电池.jpg

  影响锂离子电池循环性能的因素

  1、水分

  过多的水分会与正负极活性物质发生副反应、破坏其结构进而影响循环,同时水分过多也不利于SEI膜的形成,但在痕量的水分难以除去的同时,痕量的水也可以一定程度上保证电芯的性能。

  2、正负极压实

  正负极压实过高,虽然可以提高电芯的能量密度,但是也会一定程度上降低材料的循环性能,从理论来分析,压实越大,相当于对材料的结构破坏越大,而材料的结构是保证锂离子电池可以循环使用的基础;此外,正负极压实较高的电芯难以保证较高的保液量,而保液量是电芯完成正常循环或更多次的循环的基础。

  3、测试的客观条件

  测试过程中的充放电倍率、截止电压、充电截止电流、测试中的过充过放、测试房温度、测试过程中的突然中断、测试点与电芯的接触内阻等外界因素,都会或多或少影响循环性能测试结果,另外,不同的材料对上述客观因素的敏感程度各不相同,统一测试标准并且了解共性及重要材料的特性应该就足够日常工作使用了。

  4、负极过量

  负极过量的原因除了需要考虑首次不可逆容量的影响和涂布膜密度偏差之外,对循环性能的影响也是一个考量,对于钴酸锂加石墨体系而言,负极石墨成为循环过程中的“短板”一方较为常见,若负极过量不充足,锂电芯可能在循环前并不析锂,但是循环几百次后正极结构变化甚微但是负极结构被破坏严重而无法完全接收正极提供的锂离子从而析锂,造成容量过早下降。

  5、涂布膜密度

  太薄的膜密度涂布时的误差可能更难控制,活性物质中的大颗粒也可能会对涂布、滚压造成负面影响,更多的层数意味着更多的箔材和隔膜,进而意味着更高的成本和更低的能量密度,所以,评估时也需要均衡考量。

  6、材料种类

  材料的选择是影响锂电池性能的第一要素,选择了循环性能较差的材料,工艺再合理、制成再完善,电芯的循环也必然无法保证;选择了较好的材料,即使后续制成有些许问题,循环性能也可能不会差的过于离谱。在电芯设计时,若一极确认选用循环性能较差的材料,则另一极无需选择循环性能较好的材料,浪费。

  7、电解液量

  电解液量不足对循环产生影响主要有三个原因,一是注液量不足,二是虽然注液量充足但是老化时间不够或者正负极由于压实过高等原因造成的浸液不充分,三是随着循环电芯内部电解液被消耗完毕。

  影响锂离子电池循环寿命的因素

  锂离子电池充放电循环过程是一个复杂的物理化学反应过程,其循环寿命影响因素是多方面的。一方面与锂电池本身的特性相关,例如设计、制造工艺和材料性能退化等;另一方面与使用过程中电池受外界的影响有关,例如使用环境和充放电制度等。

  ●设计和制造工艺的影响

  在锂电池设计过程中,材料的选择是最重要的因素。不同的材料性能特性不同,所研发的电池性能也有差距。正负极材料匹配的循环性能好,电池的循环寿命才会长。在配料方面,要注意正、负材料的添加量。

  ●电池使用环境的影响

  锂离子电池的使用环境对其循环寿命影响也是非常重要的。其中,环境温度是十分重要的因素。环境温度过低或过高都会影响锂电池的循环寿命。

  以上就是影响锂离子电池循环性能和循环寿命的因素,循环性能对锂离子电池的重要程度无需赘言;另外就宏观来讲,更长的循环寿命意味着更少的资源消耗。影响锂电池循环性能的主要因素就是正负极材料的稳定性,若正负极材料每次都能完全恢复,那么锂离子电池的寿命会无限长。

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