鋰離子電池循環(huán)壽命影響因素及預(yù)測

時(shí)間：2021-03-04作者：廣東聯(lián)動(dòng)新能源有限公司瀏覽：234

對于能量型電池，一般認(rèn)為電池的可用容量衰減到初始容量的80%時(shí)，即為壽命終止。電池的壽命包括循環(huán)壽命和日歷壽命，前者是指電池以一定的充放電制度進(jìn)行循環(huán)至壽命終止時(shí)的循環(huán)次數(shù)， 后者是指電池在某個(gè)狀態(tài)下存儲至壽命終止時(shí)所需的時(shí)間。

鋰電池在充放電過程中會發(fā)生很多復(fù)雜的物理及化學(xué)反應(yīng)， 因此影響鋰電池循環(huán)壽命的因素有很多。另一方面，循環(huán)壽命測試往往耗時(shí)長且成本高， 電池壽命的正確評估對鋰電池的生產(chǎn)開發(fā)及電池健康管理系統(tǒng)有一定的指導(dǎo)作用。

循環(huán)壽命的影響因素

電池材料的老化衰退

鋰電池內(nèi)部的材料主要包含：正負(fù)極活性物質(zhì)、粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑、集流體、隔膜以及電解液。鋰電池在使用過程中，這些材料會伴隨著一定程度的衰退和老化。唐致遠(yuǎn)等認(rèn)為，錳酸鋰電池容量衰減因素有：正極材料的溶解、電極材料的相變化、電解液分解、界面膜的形成和集流體腐蝕等。

Vetter等分別對電池的正極、負(fù)極及電解液在循環(huán)中的變化機(jī)理進(jìn)行了系統(tǒng)深入的分析。作者認(rèn)為負(fù)極SEI膜的形成和后續(xù)生長會伴隨著活性鋰的不可逆損失，而且SEI膜并不具備真正的固體電解質(zhì)功能，除了鋰離子以外，其他物質(zhì)的擴(kuò)散和遷移會導(dǎo)致氣體產(chǎn)生和顆粒破裂。 此外，循環(huán)過程中材料體積的變化和金屬鋰的析出也會導(dǎo)致容量損失。 對正極材料老化衰退的影響

Aurbach等拆解了鈷酸鋰電池在25和40℃溫度條件下循環(huán)后的正負(fù)極較片，SEM、XRD 和FTIR測試結(jié)果表明正負(fù)極活性材料均有損失。李楊等對循環(huán)6000次的磷酸鐵鋰動(dòng)力電池的電性能進(jìn)行分析，其容量保持率為84.87%，交流內(nèi)阻上升18.25%，直流內(nèi)阻上升 66%。作者將循環(huán)后的電池進(jìn)行拆解，分別進(jìn)行扣式電池性能測試和SEM分析，發(fā)現(xiàn)負(fù)極材料在循環(huán)后的性能衰減較快，并認(rèn)為負(fù)極體積的膨脹、SEI膜的增厚是主要影響因素。曲線下方為可充電區(qū)域，在此區(qū)域內(nèi)充電，不會對電池造成傷害，如果充電電流**過此區(qū)域，較化加劇，不但不能提高充電效率，還會導(dǎo)致電池析氣嚴(yán)重，縮短電池壽 命。目前在充電方法的研究方面，大多是基于馬斯理論開展的，即讓充電電流盡量接近該曲線。


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