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鋰離子電池容量衰減的原因是什么呢?

鉅大LARGE  |  點擊量:52次  |  2021年01月22日  

摘要
1.鋰電池濫用  鋰電池在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,如果繼續過充則會引起鋰電池熱失控

1.鋰離子電池濫用


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生破裂或者從集流體剝離,導致循環衰減加快。


2.溫度因素


不得不提的是鋰離子電池的使用環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,電池出現嚴重極化,充放電容量出現急劇降低。尤其是在低溫充電的情況下,會出現從正極遷移過來的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鋰枝晶刺穿隔膜引發短路。


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