動力電池單體使用壽命的影響因素

 

針對在電動汽車上使用的動力電池使用壽命終了，定義是電池的衰減量達到初始容量的20%。動力電池的使用壽命在電動汽車上反復充放電時，會由于鋰離子電池內(nèi)部的副反應(yīng)不斷發(fā)生使得電池本體材料性質(zhì)而發(fā)生衰退。這種衰退是由于以下幾個方面產(chǎn)生：電極材料晶格結(jié)構(gòu)的改變；電極材料發(fā)生分解、剝落或腐蝕造成活性材料減少；電解液分解消耗引起的導電性下降和阻抗增加；由于負極析鋰或副反應(yīng)造成可脫嵌的鋰離子被消耗；副反應(yīng)生成的氣體、不溶物質(zhì)以及粘結(jié)劑改性和集流體腐蝕引起的阻抗增加。

 

從實際使用環(huán)境條件來看，影響動力電池單體使用壽命的因素主要包括充放電截止電壓、充放電倍率、使用溫度以及擱置條件。

 

已經(jīng)有很多資料文獻表明在一定范圍內(nèi)，不同充電截止電壓的循環(huán)壽命分別隨充電電壓越高而越短。這說明充電截止電壓對電池使用壽命的影響非常大。高的充電截止電壓會加劇電池副反應(yīng)的發(fā)生導致電池使用壽命縮短。動力電池在整車上使用時，由于電動汽車的各種行駛狀況使得電池易出現(xiàn)衰退而在較高電位區(qū)域充放電時性能下降較嚴重。

 

動力電池在電動汽車的使用過程中為滿足不同的駕駛工況從而采用不同的充放電倍率。對動力電池倍率充放電的研究表明大倍率充放電會加速電池容量的衰減，充放電倍率越大，電池容量衰減越快。這主要是由于正極材料結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的改變以及負極表面膜增厚導致鋰離子擴散困難造成的。如果充放電倍率過大的話，還有可能造成單體電池過熱、短路引起爆炸等。

 

不同的動力電池有不同的最佳使用溫度，過高或過低的溫度都會對電池的使用壽命產(chǎn)生影響。隨著溫度的降低，鋰離子動力電池的放電容量會有所降低。這是因為隨著溫度的降低，電解液的離子電導率隨之降低，引起電池內(nèi)阻迅速增大，導致電池在低溫時輸出性能變差。