三元鋰電池容量衰減的真正原因是什么?
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-12-31 22:58
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三元鋰電池容量衰減的原因是什么?任何使用過(guò)鋰離子電池的人都應(yīng)該知道，電池的容量在使用一段時(shí)間后會(huì)減少。三元鋰電池的使用時(shí)間主要取決于鋰電池的容量。鋰電池的電壓越高，容量越大，即負(fù)載容量越大。那么，為什么三元鋰電池容量會(huì)衰減呢?本文將討論節(jié)能小系列。
三元鋰電池。JPG
三元鋰電池容量衰減的原因
●三元鋰電池正極材料的結(jié)構(gòu)變化
正極材料是鋰離子的主要來(lái)源。當(dāng)鋰離子從陽(yáng)極逃逸時(shí)，金屬元素必須被氧化到高氧化態(tài)，以保持材料的中性狀態(tài)。組分的變化容易引起相轉(zhuǎn)移和相結(jié)構(gòu)的變化。電極材料的相變可以引起晶格參數(shù)的變化和晶格不匹配,和誘導(dǎo)應(yīng)力引起的這可能導(dǎo)致糧食的斷裂,并導(dǎo)致裂紋的傳播,導(dǎo)致機(jī)械損傷的結(jié)構(gòu)材料,導(dǎo)致電化學(xué)性能的退化。
KIM等人研究分析了層狀lini0.6co0.2mn0.2o2正極材料的微觀結(jié)構(gòu)。由于Li+(0.76)和Ni2+(0.69)離子半徑相似，富鎳材料易發(fā)生Ni2+向Li+空穴遷移，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)無(wú)序。體積的反復(fù)變化導(dǎo)致活性物質(zhì)出現(xiàn)裂紋和氣孔。隨著循環(huán)的進(jìn)行，材料結(jié)構(gòu)逐漸由椽狀結(jié)構(gòu)向尖晶石相轉(zhuǎn)變。周期開(kāi)始時(shí)結(jié)構(gòu)的劇烈變化導(dǎo)致容量和電壓迅速下降。
●三元鋰電池的陰極材料結(jié)構(gòu)
商用鋰電池常用的正極材料有碳材料、鈦酸鋰等。鋰電池容量的衰減首先發(fā)生在形成階段，在負(fù)極表面形成SEI，消耗部分鋰離子。
隨著鋰電池的使用，石墨結(jié)構(gòu)的改變也會(huì)導(dǎo)致電池容量的下降。劉,[2]/ C磷酸鐵鋰電池的容量衰減機(jī)制,也適用于三元鋰電池,研究發(fā)現(xiàn),碳材料后的周期,同時(shí)保持石墨的形態(tài)結(jié)構(gòu),但(002)晶面的半高寬度較大,導(dǎo)致小粒度的C軸,晶體結(jié)構(gòu)的變化將導(dǎo)致裂紋的碳材料,然后破壞陰極表面的SEI膜，促進(jìn)修復(fù)SEI膜，使SEI鋰的消耗活動(dòng)過(guò)度增長(zhǎng)，從而導(dǎo)致電池的不可逆容量衰減。
電解液的氧化、分解和界面反應(yīng)
電解質(zhì)的性質(zhì)對(duì)鋰離子電池的比容量、壽命、充放電性能、工作溫度范圍和安全性能有顯著影響。電解液主要由三部分組成:溶劑、電解液和添加劑。溶劑分解、電解液分解會(huì)導(dǎo)致電池容量的損失。電解液分解和副反應(yīng)是鋰電池容量衰減的主要因素。無(wú)論采用何種正極和負(fù)極材料和工藝，隨著鋰電池的回收利用，電解液的分解以及正極和負(fù)極材料之間的界面反應(yīng)都會(huì)引起容量衰減。
三元鋰電池的優(yōu)點(diǎn)
三元材料因其低廉的價(jià)格和穩(wěn)定的性能而被稱(chēng)為鋰電池的首選材料，而三元材料作為正極鋰電池具有多種優(yōu)點(diǎn)。
1. 正三元鋰電池材料、負(fù)三元人造石墨等高級(jí)陰極材料的混合物。
2. 層壓軟包裝技術(shù)，集電流均勻，散熱好，提高了電池倍增器性能。
3.專(zhuān)利技術(shù)處理的膜提高了三元鋰電池體的安全性。單體電池及模塊通過(guò)跌落、擠壓、針刺、熱箱、過(guò)充、過(guò)放電等安全評(píng)價(jià)試驗(yàn)，符合中國(guó)電池標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)要求。
4. 特殊的隔膜材料提高了隔膜的液體保持能力和孔隙率，降低了電池的內(nèi)阻。在倍增器電流為1倍，放電深度為dod80%的充放電條件下，經(jīng)過(guò)3000次循環(huán)后仍能保持85%以上的容量。
