充電過(guò)程中電壓電流如何影響三元鋰電池壽命？
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2020-02-27 12:48
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電壓和電流如何影響電池壽命?
一般我們常說(shuō)三個(gè)元第一指NMC數(shù)據(jù),還包括NCA信息的能力分層材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,因?yàn)镹i3 +化學(xué)穩(wěn)定性的影響比有限元素,因此充電NMC數(shù)據(jù)的過(guò)程中也會(huì)出現(xiàn)更多的李,增加容量的數(shù)據(jù)從一個(gè)更大的進(jìn)步。
鋰離子電池能量密度的進(jìn)步,傳統(tǒng)的鈷酸鋰材料逐漸取代三元信息容量更高,而三元材料分層結(jié)構(gòu)類似于LCO,但相比之下,LCO三元材料的數(shù)據(jù)不僅在信息能力取得了很大的進(jìn)步,熱穩(wěn)定性明顯優(yōu)于LCO信息。
一般我們常說(shuō)三個(gè)元第一指NMC數(shù)據(jù),還包括NCA信息的能力分層材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,因?yàn)镹i3 +化學(xué)穩(wěn)定性的影響比有限元素,因此充電NMC數(shù)據(jù)的過(guò)程中也會(huì)出現(xiàn)更多的李,增加容量的數(shù)據(jù)從一個(gè)更大的進(jìn)步。
另一方面，氧化層狀陽(yáng)極數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性也受到de-li量的影響，過(guò)量的de-li會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)層狀結(jié)構(gòu)的崩潰。因此，為了保證NMC數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，有必要對(duì)數(shù)據(jù)的充電截止電壓進(jìn)行約束，保證數(shù)據(jù)的長(zhǎng)期循環(huán)穩(wěn)定性。
德國(guó)蒙斯特大學(xué)的Johannes Kasnatscheew等人研究了充電系統(tǒng)對(duì)NCM111和NCM532(寶馬集團(tuán)兩款)、NCM622和NCA (Customcell兩款)和NCM811 (cedar technology兩款)的循環(huán)壽命和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響。
充電截止電壓的影響
NMC數(shù)據(jù)的去鋰量與充電截止電壓成正比。也就是說(shuō)，充電截止電壓越高，NMC數(shù)據(jù)的去鋰量越大，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)越不穩(wěn)定。下圖為不同充電截止電壓下NCM811數(shù)據(jù)的循環(huán)函數(shù)曲線?？梢钥闯觯?jīng)過(guò)改進(jìn)的截止電壓后，數(shù)據(jù)容量有了明顯的提高，但數(shù)據(jù)下降的速度因此加快。
通過(guò)比較不同截止電壓下的循環(huán)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，雖然在第五次放電時(shí)4.6v截止電壓的比容最高，但經(jīng)過(guò)53次循環(huán)后，其容量迅速下降到低于4.5v和4.4v截止電壓下NMC111的容量。這說(shuō)明只有充電截止電壓的進(jìn)步，雖然數(shù)據(jù)的容量會(huì)有較大的進(jìn)步，但會(huì)使數(shù)據(jù)的周期穩(wěn)定性明顯下降，所以有必要根據(jù)電池的計(jì)劃壽命合理選擇充電截止電壓。
NMC111下面,NMC532、NMC622 NMC811和NCA材料,根據(jù)不同的截止電壓循環(huán)53次,放電能量和放電率曲線,從圖可以看到,循環(huán)53次,放電能量密度不是電池的最高電壓,NMC811數(shù)據(jù)最高,在4.3 V截止電壓獲得放電能量密度最高,NMC622 NMC532, NCA數(shù)據(jù)獲得最高的充電截止電壓4.4 V放電的能量密度,NMC111的數(shù)據(jù)在4.5v時(shí)獲得了最高的能量密度。
這只是53個(gè)周期后的數(shù)據(jù)。隨著循環(huán)次數(shù)的增加，截止電壓越高的數(shù)據(jù)下降速度越快。根據(jù)以上循環(huán)曲線的趨勢(shì)，當(dāng)截止電壓最低時(shí)，放電能量密度最大。另外，從下圖可以看出，無(wú)論何種數(shù)據(jù)隨著充電截止電壓的增加而增加，都會(huì)導(dǎo)致容量下降的加速。特別是Ni含量較低的NMC111、NMC532和NMC622的數(shù)據(jù)受截止電壓的影響較大，說(shuō)明Ni含量較低的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差。
環(huán)境溫度的影響
在鋰離子電池的實(shí)際應(yīng)用中，還需要考慮數(shù)據(jù)在高溫下的穩(wěn)定性。Johannes Kasnatscheew研究了NMC622、NMC811和NCA數(shù)據(jù)在室溫和60℃下的循環(huán)功能，結(jié)果如下圖所示。一般來(lái)說(shuō),溫度的提高可以改善電池的內(nèi)部動(dòng)態(tài)條件,以提高電池的功能,可以從電池容量60℃可以顯著,但高溫會(huì)產(chǎn)生某些影響的循環(huán)穩(wěn)定性數(shù)據(jù)。
