影響鋰離子電池循環(huán)壽命的因素有哪些
來源:存能電氣 日期:2019-09-27 10:55 瀏覽量:次
影響鋰離子電池循環(huán)壽命的因素有哪些?鋰離子電池循環(huán)壽命的衰減,其實也就是電池當前的實際可用容量,相對于其出廠時的額定容量,不斷下降的一種變化趨勢。影響鋰離子電池循環(huán)壽命的因素有很多,但其內(nèi)在的根本原因,還是參與能量轉(zhuǎn)移的鋰離子數(shù)量在不斷減少。
鋰離子電池循環(huán)壽命多少次?
三元鋰電池的理論壽命約為800次循環(huán),在商業(yè)化的可充電鋰電池中屬于中等。磷酸鐵鋰約為2000次,而鈦酸鋰據(jù)說可以達到1萬次循環(huán)。目前主流的電池廠家在其生產(chǎn)的三元電芯規(guī)格書中承諾大于500次。
所謂鋰離子電池壽命,定義是“電池容量降至額定容量的80%時,電池壽命終止。”不過,低于80%充電容量時,盡管工作時間縮短了,但是電池仍然能夠提供可用功率。一般而言,鋰電池可以正常工作2~4年,循環(huán)充放電次數(shù)大約在300次。這兩個是理想值。
影響鋰離子電池循環(huán)壽命的因素有哪些?
循環(huán)壽命是衡量鋰離子電池質(zhì)量優(yōu)劣的重要指標,影響鋰離子電池循環(huán)壽命的因素是多方面的,更長的循環(huán)壽命意味著更少的資源消耗。
1.金屬鋰的沉積
金屬鋰的沉積,一般發(fā)生在負極表面。由于一定的原因,鋰離子在遷移到負極表面時,部分鋰離子沒有進入負極活性物質(zhì)形成穩(wěn)定的化合物,而是獲得電子后沉積在負極表面成為金屬鋰,并且不再參與后續(xù)的循環(huán)過程,導致容量下降。金屬鋰的沉積,不但會造成循環(huán)壽命的下降,嚴重時還會導致正負極短路,造成嚴重的安全問題。
2.正極材料的分解
作為正極材料的含鋰金屬氧化物,雖然具有足夠的穩(wěn)定性,但是在長期的使用過程中,仍然會不斷的分解,產(chǎn)生一些電化學惰性物質(zhì)(如Co3O4,Mn2O3等)以及一些可燃性氣體,破壞了電極間的容量平衡,造成鋰離子電池容量的不可逆損失。除了嚴格限定電池的充電截止電壓之外,提高正極材料的化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性,也是降低循環(huán)壽命下降速度的可行方法。
3.電解質(zhì)的影響
在不斷的循環(huán)過程中,電解質(zhì)由于化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性的局限,會不斷發(fā)生分解和揮發(fā),長期累積下來,導致電解質(zhì)總量減少,不能充分的浸潤正負極材料,充放電反應(yīng)不完全,造成實際使用容量的下降。鋰電池壽命是以充放電循環(huán)次數(shù)而定的,含雜質(zhì)的電解液直接影響電池循環(huán)次數(shù)。
4.隔離膜阻塞或損壞
由于隔離膜本身的電化學穩(wěn)定性和機械性能不足,以及對電解質(zhì)對隔離膜的浸潤性在反復充電過程中變差造成的。由于隔離膜的干涸,電池的歐姆內(nèi)阻增大,導致充放電通道堵塞,充放電不完全,鋰離子電池容量無法回復到初始狀態(tài),大大降低了電池的容量和使用壽命。
5.外部使用因素
鋰離子電池有合理的使用條件和范圍,如充放電截止電壓,充放電倍率,工作溫度范圍,存儲溫度范圍等。但是在實際使用當中,超出允許范圍的濫用情況非常普遍,長期的不合理使用,會導致電池內(nèi)部發(fā)生不可逆的化學反應(yīng),造成電池機理的破壞,加速電池的老化,造成循環(huán)壽命的迅速下降。
以上就是影響鋰離子電池循環(huán)壽命的因素,循環(huán)性能對鋰離子電池的重要程度無需多言,就宏觀來講,更好的循環(huán)性能直接決定循環(huán)壽命長短,意味著資源消耗的多少。因而,影響鋰離子電池循環(huán)性能的因素是每一個與鋰電行業(yè)相關(guān)的人員都不得不考慮的問題。
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