鋰電池容量衰減的原因有哪些？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-07-03 17:55
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一、鋰電池負極容量不足
當鋰電池正極部位的負極部位容量不足時，充電時所產(chǎn)生的鋰原子無法插入負極石墨的間層結(jié)構(gòu)中，會析在負極的表面，形成結(jié)晶。
在鋰電池中長期形成結(jié)晶會導致短路，這時電芯急劇放電，會產(chǎn)生大量的熱，燒壞隔膜。高溫會使電解液分解成氣體，當壓力過大時，電芯就會爆炸。
二、水份含量過高
充電時，水份可以和鋰發(fā)生反應(yīng)，生成氧化鋰，使電芯的容量損失，易使電芯過充而生成氣體，水份的分解電壓較低，充電時很容易分解生成氣體，當這一系列生成的氣體會使電芯的內(nèi)部壓力增大，當電芯的外殼無法承受時，電芯就會爆炸。
三、內(nèi)部短路
內(nèi)部電芯短路造成大電流放電，產(chǎn)生大量的熱，燒壞隔膜，而造成更大的短路現(xiàn)象，會使電解液分解成氣體，內(nèi)部壓力過大，電芯就會爆炸。
四、外部短路
外部短路可能由于正負極接錯所導致，由于外部短路，電池放電電流很大，會使電芯的發(fā)熱，高溫會使電芯內(nèi)部的隔膜收縮或完全壞壞，造成內(nèi)部短路，因而爆炸。鋰電池在使用過程中會產(chǎn)生枝晶，枝晶斷裂不僅會導致電池容量衰減，壽命打折，還可能刺透隔膜使電池短路起火引發(fā)安全問題。南開大學梁嘉杰、陳永勝教授課題組與江蘇師范大學賴超課題組合作提出了解決這一問題的新優(yōu)化策略，成功制備了具有多級結(jié)構(gòu)的銀納米線—石墨烯三維多孔載體，并負載金屬鋰作為復合負極材料。這一載體可抑制鋰枝晶產(chǎn)生，從而可實現(xiàn)電池超高速充電，有望大幅延長鋰電池“壽命”。該研究成果在最新一期《先進材料》上發(fā)表。。
經(jīng)測試，該金屬鋰復合負極材料的比容量可達2573mAh/g；對稱電池測試中，首次實現(xiàn)了在極高電流密度40mAh/cm2下反復充放電1000周以上，并且過電勢低于120毫伏。通過電鏡觀察可以看到，該多級三維結(jié)構(gòu)載體即使在極大電流充放電的循環(huán)條件下，仍能成功抑制金屬鋰負極中鋰枝晶生長以及電極體積變化。
當鋰電池正極部位的負極部位容量不足時，充電時所產(chǎn)生的鋰原子無法插入負極石墨的間層結(jié)構(gòu)中，會析在負極的表面，形成結(jié)晶。
在鋰電池中長期形成結(jié)晶會導致短路，這時電芯急劇放電，會產(chǎn)生大量的熱，燒壞隔膜。高溫會使電解液分解成氣體，當壓力過大時，電芯就會爆炸。
二、水份含量過高
充電時，水份可以和鋰發(fā)生反應(yīng)，生成氧化鋰，使電芯的容量損失，易使電芯過充而生成氣體，水份的分解電壓較低，充電時很容易分解生成氣體，當這一系列生成的氣體會使電芯的內(nèi)部壓力增大，當電芯的外殼無法承受時，電芯就會爆炸。
三、內(nèi)部短路
內(nèi)部電芯短路造成大電流放電，產(chǎn)生大量的熱，燒壞隔膜，而造成更大的短路現(xiàn)象，會使電解液分解成氣體，內(nèi)部壓力過大，電芯就會爆炸。
四、外部短路
外部短路可能由于正負極接錯所導致，由于外部短路，電池放電電流很大，會使電芯的發(fā)熱，高溫會使電芯內(nèi)部的隔膜收縮或完全壞壞，造成內(nèi)部短路，因而爆炸。鋰電池在使用過程中會產(chǎn)生枝晶，枝晶斷裂不僅會導致電池容量衰減，壽命打折，還可能刺透隔膜使電池短路起火引發(fā)安全問題。南開大學梁嘉杰、陳永勝教授課題組與江蘇師范大學賴超課題組合作提出了解決這一問題的新優(yōu)化策略，成功制備了具有多級結(jié)構(gòu)的銀納米線—石墨烯三維多孔載體，并負載金屬鋰作為復合負極材料。這一載體可抑制鋰枝晶產(chǎn)生，從而可實現(xiàn)電池超高速充電，有望大幅延長鋰電池“壽命”。該研究成果在最新一期《先進材料》上發(fā)表。。
經(jīng)測試，該金屬鋰復合負極材料的比容量可達2573mAh/g；對稱電池測試中，首次實現(xiàn)了在極高電流密度40mAh/cm2下反復充放電1000周以上，并且過電勢低于120毫伏。通過電鏡觀察可以看到，該多級三維結(jié)構(gòu)載體即使在極大電流充放電的循環(huán)條件下，仍能成功抑制金屬鋰負極中鋰枝晶生長以及電極體積變化。
