影響鋰電池性能的因素有哪些？提高鋰電池倍率對電池性能有哪些影響？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-08-28 22:31
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我們都知道，鋰電池隨著充放電次數(shù)的增加，容量會越來越少，直接表現(xiàn)就是鋰電池的性能越來越差。那么都有哪些因素影響到鋰電池的性能呢？
影響鋰電池容量的影響因素很多，使用溫度、充放電電流、充放電截止電壓等因素都會影響鋰離子電池的衰降速度。造成鋰電池容量衰降的機理可以分為三類：內阻和極化增加正負極活性物質損失Li損失
不同的外部因素對這三者的影響也各不相同。例如LiFePO4材料的鋰電池具有非常好的循環(huán)性能，但是不同的使用條件對鋰電池循環(huán)壽命有著重要的影響。試驗證明對26650鋰電池進行15C脈沖放電和15C連續(xù)放電，兩種放電制度對于26650鋰電池具有完全不同的影響。15C脈沖放電的26650鋰電池容量衰降非常快，充放電40次后就無法再進行15C放電，但是仍然能夠進行1C放電。而15C連續(xù)放電電池容量衰降較慢，60次以后仍然能夠進行15C放電，但是1C倍率的衰降速率要快于15C脈沖放電。
機理分析得出結論：15C脈沖放電的電池在負極的SEI膜中出現(xiàn)更多的LiF，而LiF對鋰離子擴散的阻礙更大，使得電池的Li+擴散阻抗和電荷交換阻抗迅速增加，從而使得電池在充放電過程中極化電壓過大，從而導致LiFePO4大電流放電能力迅速下降。
鋰電池的充電策略對于鋰電池壽命衰降影響的研究，能夠更好的指導我們對鋰離子電池的設計。以下就不同充電控制策略對鋰離子電池壽命衰降的影響，研究了其作用機理，提出鋰離子電池的壽命衰降模型。研究試驗表明，當充電電流和截止電壓超過一定的數(shù)值時，鋰離子電池的衰降將被極大的加速，為了降低鋰離子電池的衰降速率，需要針對不同的體系，需要選擇合適的充放電電流和截止電壓。
從數(shù)據(jù)可以看到，隨著充電的倍率的加大，鋰離子電池的衰降速率也在快速增加，并且從曲線的斜率來看，電池的衰降速度存在三個不同的階段，前期衰降速度較快的階段（階段1），中間衰降速度較慢的穩(wěn)定階段（階段2），和后期的衰降速率加速階段（階段3）。針對三個階段電池的衰降機理的研究認為，階段1可能是因為電池SEI膜生長需要消耗一部分Li+，因此衰降速度較快。在階段2隨著SEI膜結構的穩(wěn)定，內部較為穩(wěn)定，因此衰降速度較慢，在階段3隨著電池老化，開始發(fā)生活性物質損失，電極活性界面減少，導致電池對于電流十分敏感。圖C是針對不同的截止電壓對電池衰降速度影響的實驗，從實驗結果可以看到，當把充電截止電壓提高到4.3V時會導致電池的循環(huán)性能急劇惡化，降低充電截止電壓可以有效的改善電池的循環(huán)性能。
影響鋰電池容量的影響因素很多，使用溫度、充放電電流、充放電截止電壓等因素都會影響鋰離子電池的衰降速度。造成鋰電池容量衰降的機理可以分為三類：內阻和極化增加正負極活性物質損失Li損失
不同的外部因素對這三者的影響也各不相同。例如LiFePO4材料的鋰電池具有非常好的循環(huán)性能，但是不同的使用條件對鋰電池循環(huán)壽命有著重要的影響。試驗證明對26650鋰電池進行15C脈沖放電和15C連續(xù)放電，兩種放電制度對于26650鋰電池具有完全不同的影響。15C脈沖放電的26650鋰電池容量衰降非常快，充放電40次后就無法再進行15C放電，但是仍然能夠進行1C放電。而15C連續(xù)放電電池容量衰降較慢，60次以后仍然能夠進行15C放電，但是1C倍率的衰降速率要快于15C脈沖放電。
機理分析得出結論：15C脈沖放電的電池在負極的SEI膜中出現(xiàn)更多的LiF，而LiF對鋰離子擴散的阻礙更大，使得電池的Li+擴散阻抗和電荷交換阻抗迅速增加，從而使得電池在充放電過程中極化電壓過大，從而導致LiFePO4大電流放電能力迅速下降。
鋰電池的充電策略對于鋰電池壽命衰降影響的研究，能夠更好的指導我們對鋰離子電池的設計。以下就不同充電控制策略對鋰離子電池壽命衰降的影響，研究了其作用機理，提出鋰離子電池的壽命衰降模型。研究試驗表明，當充電電流和截止電壓超過一定的數(shù)值時，鋰離子電池的衰降將被極大的加速，為了降低鋰離子電池的衰降速率，需要針對不同的體系，需要選擇合適的充放電電流和截止電壓。
從數(shù)據(jù)可以看到，隨著充電的倍率的加大，鋰離子電池的衰降速率也在快速增加，并且從曲線的斜率來看，電池的衰降速度存在三個不同的階段，前期衰降速度較快的階段（階段1），中間衰降速度較慢的穩(wěn)定階段（階段2），和后期的衰降速率加速階段（階段3）。針對三個階段電池的衰降機理的研究認為，階段1可能是因為電池SEI膜生長需要消耗一部分Li+，因此衰降速度較快。在階段2隨著SEI膜結構的穩(wěn)定，內部較為穩(wěn)定，因此衰降速度較慢，在階段3隨著電池老化，開始發(fā)生活性物質損失，電極活性界面減少，導致電池對于電流十分敏感。圖C是針對不同的截止電壓對電池衰降速度影響的實驗，從實驗結果可以看到，當把充電截止電壓提高到4.3V時會導致電池的循環(huán)性能急劇惡化，降低充電截止電壓可以有效的改善電池的循環(huán)性能。
