鋰離子電池容量為什么會衰減?

 

鋰離子電池是繼鎘鎳電池、氫鎳電池之后發(fā)展最快的二次電池。鋰離子電池的應(yīng)用很大程度取決于其充放電循環(huán)的穩(wěn)定性，和其它二次電池一樣，鋰離子電池在循環(huán)過程中容量衰減是不可避免的。

鋰離子電池在兩個電極間發(fā)生嵌入反應(yīng)時具有不同的嵌入能量，而為了得到電池的最佳性能，兩個宿主電極的容量比應(yīng)該保持一個平衡值。如果容量比過大或者過小，就會導(dǎo)致負(fù)極材料被過充電而存在安全隱患，或者負(fù)極不能被完全利用。

對于理想的鋰離子電池系統(tǒng)，在其循環(huán)周期內(nèi)容量平衡不發(fā)生改變，每次循環(huán)中的初始容量為一定值，然而實際上情況卻復(fù)雜得多。任何能夠產(chǎn)生或消耗鋰離子或電子的副反應(yīng)都可能導(dǎo)致電池容量平衡的改變，一旦電池的容量平衡狀態(tài)發(fā)生改變，這種改變就是不可逆的，并且可以通過多次循環(huán)進(jìn)行累積，對電池性能產(chǎn)生嚴(yán)重影響。


 

在鋰離子電池中，除了鋰離子脫嵌時發(fā)生的氧化還原反應(yīng)外，還存在著大量的副反應(yīng)，如正負(fù)極過充反應(yīng)、電解液分解、自放電、活性物質(zhì)溶解、金屬鋰沉積等，這些都會造成電池內(nèi)容量平衡被破壞，導(dǎo)致鋰電池發(fā)生永久性容量損失。此外，極溫環(huán)境等外在因素也會造成鋰電池容量暫時下降。