鋰電池低溫充電，有個(gè)確切的且不可接受的危害是鋰單質(zhì)沉積，循環(huán)壽命受損且熱失控風(fēng)險(xiǎn)上升。而低溫放電，則除了放電容量臨時(shí)減小以外（溫度上升以后，認(rèn)為這部分容量還會(huì)回升），沒有其他明確危害。低溫2C放電，真的是沒有任何永久性的危害嗎？如果有危害，則需要考慮放電自加熱帶來(lái)的加速老化在整個(gè)功能和成本體系中造成的影響。今天這篇論文，主要討論溫度和放電倍率對(duì)電池老化速率的影響。

鋰離子電池放電都有一個(gè)最佳工作溫度，也就是衰退速率最小的溫度。高于這個(gè)溫度或者低于這個(gè)溫度，都會(huì)對(duì)電池壽命帶來(lái)影響。這里需要注意一個(gè)前提，不同類型的電芯最適合的溫度不同，因此高溫低溫都是相對(duì)值。這篇論文是對(duì)“LiCoO2/LiNi0.8Co0.15Al0.05O2軟包鋰離子電池”進(jìn)行的一系列測(cè)試和討論。詳細(xì)內(nèi)容如下，這次還是主要拆分成上下兩篇發(fā)布。

 

為了提高鋰離子電池在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用可靠性，深刻理解其老化行為至關(guān)重要。在過去的幾十年中，一直在努力解釋鋰離子電池的老化行為。 Wang[1 – 5] 基于石墨LiFePO4 建立了包括溫度，放電深度（DOD）、放電速率在內(nèi)的循環(huán)壽命模型。[1] Ecker等人 根據(jù)石墨-LiNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 電池的溫度和充電狀態(tài)（SoC）開發(fā)了半經(jīng)驗(yàn)日歷老化模型。[3] 盡管如此，由于多種電極材料，電池結(jié)構(gòu)和電解液成分的存在，人們對(duì)鋰離子電池老化行為仍然一知半解。

 

鋰離子電池的老化不僅取決于時(shí)間或循環(huán)次數(shù)，還取決于操作條件，即應(yīng)力因素。深入分析包括溫度，充放電率，DOD和平均SOC在內(nèi)的決定性應(yīng)力因素的影響是延長(zhǎng)鋰離子電池壽命并確保其性能可靠性的先決條件。

 

溫度對(duì)鋰離子電池的循環(huán)老化速率有很大的影響。較低的溫度，由于強(qiáng)化的鋰單質(zhì)電鍍而降低循環(huán)壽命；過高的溫度，由于Arrhenius驅(qū)動(dòng)的老化反應(yīng)，而縮短電池壽命；因此鋰電池只有在適當(dāng)?shù)臏囟认虏拍塬@得最佳循環(huán)壽命。[6] W aldmann7進(jìn)行了一次綜合實(shí)驗(yàn)覆蓋溫度范圍從- 20℃至70℃，發(fā)現(xiàn)25℃是LixNi1/3Mn1/3Co1/3O2/LiyMn2O4混合陰極和石墨/碳陽(yáng)極的18650型獲得最長(zhǎng)電池循環(huán)壽命的最佳工作溫度。如其他研究工作所示，最佳循環(huán)溫度可能不是25℃。電池的類型多種多樣，最佳循環(huán)溫度也不盡相同。Schuster等人[ 5]研究獲得的最佳溫度在35 ° C，而Bauer等[8] 檢測(cè)到最佳溫度是約17° C。溫度高于最佳循環(huán)溫度，加速固體電解質(zhì)界面（SEI）的形成，帶來(lái)快速的容量衰減和阻抗升高。在充電過程結(jié)束時(shí)較低的溫度有利于負(fù)極表面鍍鋰的形成。許多研究者[9 – 13]已經(jīng)使用原位或者非原位方法確認(rèn)了鋰電池負(fù)極鍍鋰現(xiàn)象的存在，但至今仍然沒有人對(duì)陰極降解問題作出明確報(bào)道。

 

 

據(jù)報(bào)道放電率對(duì)鋰離子電池的老化速率有指數(shù)級(jí)別的影響。[1 ，14 - 17 ]Cui等確定了方程式1.15Ah LiCoO 2 / MCMB（中間相碳微珠）鋰離子電池的放電速率和容量損失之間的關(guān)系。[1 – 3]

 

 

在這里，Qloss是容量損失，T是以開爾文為單位的絕對(duì)溫度，C是放電倍率，n是循環(huán)數(shù)，A（C）是預(yù)指數(shù)因子，Ea（C）是活化能。

 

Omar等人 [16]也報(bào)道了放電率對(duì)圓柱形2.3 Ah LiFePO 4 /石墨鋰離子電池循環(huán)壽命的指數(shù)影響。Wang等人[ 1 ]提取了與上述Cui等人類似的電池壽命模型，放電倍率與容量損失的關(guān)系，如下面方程[4]所示。結(jié)果基于大量的26650圓柱形LiFePO 4 /石墨鋰離子電池循環(huán)測(cè)試數(shù)據(jù)。

 

 

其中Qloss 是容量損失，B是預(yù)指數(shù)因子，C Rate 是放電率，R是氣體常數(shù)，T是以開爾文為單位的絕對(duì)溫度，并且Ah是以Ah計(jì)量的電量。公式[1]和[4]是經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，因此等?hào)兩邊的單位不完全相同。

 

許多研究人員認(rèn)為，大電流放電會(huì)導(dǎo)致SEI層出現(xiàn)裂紋，其次是SEI修復(fù)。[1，14，16，18，19 ]因此，在陽(yáng)極表面上的副反應(yīng)被加速，SEI膜厚度進(jìn)一步增長(zhǎng)。所有這些過程都會(huì)增加可循環(huán)鋰的消耗和電池的阻抗。實(shí)際上，較高的電池溫度總是伴隨著較高的放電速率，這模糊了在高放電電流下加速電池老化的真正原因。本文研究了應(yīng)力因子溫度和放電速率對(duì)混合陰極鋰離子軟包電池的影響。

 

開發(fā)混合陰極以結(jié)合不同陰極材料的優(yōu)點(diǎn)。一些研究小組試圖解釋混合陰極LiMn2O4/LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2的老化機(jī)理。[2，20，21]他們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在這類電芯的老化機(jī)理主要是可循環(huán)的鋰的損失和陰極材料的部分損失。然而，關(guān)于LiCoO2/LiNi0.8Co0.15Al0.05O2（LCO/NCA）混合陰極的老化行為的信息很少。

3.對(duì)鋰離子電池要淺放淺充。

 

　　安全標(biāo)準(zhǔn)：

 

　　聚合物鋰電池是最安全的鋰電池，由于沒有堅(jiān)硬的金屬外殼封包，所以即便發(fā)生異常情況，只要符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，都不會(huì)發(fā)生爆炸。

 

　　附安全標(biāo)準(zhǔn)條件：

 

　?、倬蟛捎秒p管以上(過壓、過流、欠壓等)全保護(hù)電路及安全電芯。電池電極即便短路也會(huì)被保護(hù)電路自動(dòng)斷開，輸出電壓為零，不會(huì)爆炸。

 

　?、诩幢惆驯Ｗo(hù)電路去掉，也就是即便保護(hù)電路失效，直接短路電芯，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的正規(guī)電池，都是鋁殼安全電芯，短路、穿刺引起的激烈釋氣反應(yīng)導(dǎo)致電池內(nèi)部壓力提高到一定程度，排氣閥門打開排氣，也就不會(huì)爆炸。

 

　?、劬退闩艢忾y也失效了，柔軟的鋁殼也會(huì)因內(nèi)部壓力鼓脹，達(dá)到一定程度出現(xiàn)破裂口、發(fā)生瀉氣，也就不會(huì)發(fā)生爆炸。

 

　　另外，也有一些爭(zhēng)議的保養(yǎng)方式。比如放到冰箱里可以使電池重新復(fù)活，新買的手機(jī)前三次要持續(xù)充電12小時(shí)等。因?yàn)槲幢豢茖W(xué)證實(shí)，故不放在此內(nèi)容中討論。