鋰離子電池容的量衰減原因有哪些？
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-05-09 08:41
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對電池能量密度的需求不斷增加，需要具有更高容量的新型電極材料。最近，科學(xué)家們報道了一系列除了商業(yè)化石墨陽極之外的新型陽極材料，包括Si、SnO2、Fe2O3等。這些陽極材料與石墨相比具有更高的初始容量。然而，這些大容量電極在充放電過程中的體積變化是一個新問題，這將導(dǎo)致快速容量衰減。以往的工作主要集中在設(shè)計納米結(jié)構(gòu)材料以解決體積變化大的問題，但是納米材料也有一些局限性，如抽頭密度低，不利于實(shí)際應(yīng)用。
該研究的第一作者小明說：“鑒定出的新型陽極材料CaV4O9微花顯示出非常有希望和令人興奮的特性。”研究人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)用于鋰離子電池時，CaV4O9微花陽極可以顯示大約700mAh g-1的可逆重量容量，大約是商業(yè)石墨的兩倍。當(dāng)高質(zhì)量負(fù)載量為4.4毫克CM-2時，它可以顯示出高面積面積的2.5 MAH CM-2。更重要的是，它顯示出優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。研究人員展示了一個穩(wěn)定的循環(huán)超過400個周期，面積容量超過1.5毫安CM-2。
質(zhì)量負(fù)載和面電容是電極的重要參數(shù)。在實(shí)際應(yīng)用中，高質(zhì)量負(fù)載和高面積容量是必要的。然而，以往對大容量陽極的研究大多只提供極低質(zhì)量負(fù)載水平（<1.0mg cm-2）下的電化學(xué)性能。在這種情況下，獲得的數(shù)據(jù)，如循環(huán)穩(wěn)定性和速率能力看起來目前現(xiàn)在的動力鋰電池主要的就兩種：磷酸鐵鋰和三元鋰。磷酸鐵鋰長于壽命和安全性，而三元鋰長于低溫性能和單位電池的電容量。
對于電池壽命，普通的電子產(chǎn)品上的鋰離子電池使用壽命大概是5到20年，平均可以達(dá)到8年。不過以現(xiàn)在的技術(shù)水平，鋰離子電池在電動汽車上的使用壽命大約只有3-5年。
之所以電動汽車電池壽命較短，原因無外乎是工作環(huán)境影響和大規(guī)模充放電所致。三元鋰的循環(huán)次數(shù)在500到1000次左右，磷酸鐵鋰在2000次左右；
以最少的500次為例，奇瑞EQ續(xù)航是200公里，綜合工況按80%計算是160公里，500X160=8萬，也就是說正常情況下，奇瑞EQ實(shí)際行駛大約8萬公里的時候，電池容量就會衰減至最初的80%；如果按磷酸鐵鋰的2000次計算，大概是32萬公里，如果續(xù)航400公里的話則是64萬公里。
如果當(dāng)電動汽車上的電池容量衰減到初始容量的80%以下時，電動汽車的續(xù)駛里程將會明顯減少，當(dāng)電池容量衰減到70%以下時，就必須要更換電池了。
對于目前的很多純電動汽車來說，電池的成本大約占汽車總成本的40%左右，也就是說，更換電池就相當(dāng)于換了小半個車。非常好，非常有前景，但實(shí)際上低質(zhì)量負(fù)載伴隨著低面積容量遠(yuǎn)離實(shí)際應(yīng)用的水平，”小明解釋道。“我們在高質(zhì)量負(fù)載和高面積容量下的結(jié)果表明，CaV4O9微花是一種很有前途的新型陽極材料。”
