動力鋰電池在某些性能方面的缺陷該如何解決呢?
Eamex公司是日本一家汽車配件生產(chǎn)商,去年年初,公司針對動力鋰電池在某些性能方面的缺陷進(jìn)行了改造,從而提升了鋰電池快速充電性能和其他性能。
在去年2月份,公司開發(fā)了一款鋰離子電容器,實(shí)現(xiàn)了100Wh/L的能量密度,比現(xiàn)有鋰離子電容器20~40Wh/L的能量密度提高數(shù)倍。在此基礎(chǔ)上,Eamex計(jì)劃達(dá)到鋰電池300Wh/L的能量密度。這款產(chǎn)品通過采用新材料實(shí)現(xiàn)了五個方面的改進(jìn):
1、比表面積提高:這種電容型鋰電池使用金屬電極夾住固體高分子膜,通過優(yōu)化金屬電極制造時的電鍍條件使比表面積提高到公司原有相同規(guī)模產(chǎn)品的10倍。
2、與鋰離子電池相同,通過鋰離子穿過電解液在電極上的嵌入和脫嵌,得到或失去電量,形成電池容量。這種方式使其有向鋰離子電池能量密度接近的可能,這一參數(shù)目前是100Wh/L。
3、與雙電層電容器相比,其充電反應(yīng)表現(xiàn)為物理吸附形式,而不是靠鋰離子的氧化還原反應(yīng)。這提高了電容型鋰電池的快速充放電性能,充電時間只要10分鐘即可。
4、因?yàn)楦幕瘜W(xué)反應(yīng)為物理反應(yīng),因而輸出密度與充放電循環(huán)壽命問題得以解決。輸出密度為1500W/L,與現(xiàn)有雙電層電容器相同,但充放電壽命則達(dá)到10萬次。
5、短路時,電極表面的固體高分子成分被破壞,可在瞬間變成絕緣狀態(tài),不會發(fā)生燃燒和爆炸,因而確保了安全性。
在去年三月初的時候,公司又對外發(fā)布了一款“高分子玻璃電池”,該電池采用硫化物玻璃作為負(fù)極活性物質(zhì),如果用于制作鋰離子電池負(fù)極,可以使電池快速充放電,因而具有優(yōu)秀的充放電性能。Eamex在采用這種負(fù)極材料時是與導(dǎo)電性高分子膜正極材料匹配使用的,在這種環(huán)境下,負(fù)極材料表現(xiàn)了以下優(yōu)秀性能:
1、材料防水防氧化效果好,鋰離子在正負(fù)極間運(yùn)動時,不會在穿過電解液的過程中產(chǎn)生鋰枝晶,預(yù)防了鋰枝晶穿透隔膜而出現(xiàn)內(nèi)部短路。
2、負(fù)極材料與導(dǎo)電性高分子鋰電池具有相容性,可以達(dá)到與聚合物鋰電池一樣的性能效果。
3、高倍率充放電性能穩(wěn)定,在1C條件下,充放電1萬次后有望保持90%以上的容量。
4、快速充電能力強(qiáng),用于動力鋰電池時,可以有效地改善在途充電狀況。
上述兩款產(chǎn)品都有針對鋰離子電池某個方面性能的改善,更準(zhǔn)確地說,是為了解決電動汽車用動力鋰電池在高倍率充放電、快速充電以及工作過程中電量儲存存在的問題而體現(xiàn)的針對性,算得上是兩種改良型動力鋰電池。
一般來說,鋰離子電池的壽命在電池做成成品的那一刻就已經(jīng)決定了,電池的壽命是由其材料和結(jié)構(gòu)的專一特性決定的,僅僅根據(jù)材料和結(jié)構(gòu)來計(jì)算出的電池壽命稱為理論壽命,但工作中的鋰電池往往表現(xiàn)為實(shí)際壽命,一般會少于理論壽命。實(shí)際壽命達(dá)不到理論壽命的程度是由容量的非工作損耗造成的。
這種非工作損耗受下面因素的影響:
1、鋰離子電池的副反應(yīng),
2、鋰離子電池活性物質(zhì)的不可逆消耗,
3、對大型鋰離子電池而言,電池工作電流大,散熱慢,容易對電池結(jié)構(gòu)造成破壞。
4、如果對鋰電池附加安全保護(hù)措施,需要由鋰電池提供的電量來維護(hù)。
鋰電池容量的減損在鋰電池充電、放電和自放電過程中表現(xiàn)出來:
1、隨著循環(huán)次數(shù)的增加,充電時間減少。鋰電池的充電平臺在3.7V~4.2V,該階段充入容量占總充電量的90%以上,隨著循環(huán)次數(shù)增加,電壓上升速度加快,充電容量減少。
2、鋰電池的放電平臺在4.1V~3.6V,該階段放電容量占到總?cè)萘康?0%以上,隨著循環(huán)次數(shù)的增加,鋰電池的放電平臺降低,放電容量亦隨之降低。
3、鋰電池自放電的電量占鋰電池總電量的比例隨著循環(huán)次數(shù)的增加而加大,但使鋰電池放電平臺加速降低。
鋰離子電池的壽命減少表現(xiàn)為容量衰退的特點(diǎn)說明:鋰電池的壽命終歸是有限的,這與任何事物的發(fā)展都要是一樣的,容量衰退是量變到質(zhì)變的一種表現(xiàn)形式。從這種表現(xiàn)中可以看出,延長鋰電池壽命的方法無疑都從科學(xué)充放電和減少自放電的角度來考慮,在使用過程中的損耗會直接影響到電池的壽命。
















