哪些因素影響鋰離子電池的循環(huán)壽命?如何有效延長電池使用次數(shù)?
(1). 固體電解質(zhì)
固體電解質(zhì)是全固態(tài)鋰二次電池的核心部件,其進展直接影響全固態(tài)鋰二次電池產(chǎn)業(yè)化的進程。目前固體電解質(zhì)的研究主要集中在三大類材料:聚合物、氧化物和硫化物。
聚合物固體電解質(zhì)(SPE),由聚合物基體(如聚酯、聚醚和聚胺等)和鋰鹽(如LiClO4、LiAsF6、LiPF6等)構成,自從1973年P. V. Wright在堿金屬鹽復合物中發(fā)現(xiàn)離子導電性后,聚合物材料由于其質(zhì)量較輕、彈性較好、機械加工性能優(yōu)良的固態(tài)電化學特性而受到廣泛關注。SPE也是最早實現(xiàn)實際應用的固體電解質(zhì)。
氧化物固體電解質(zhì)按照物質(zhì)結構可以分為晶態(tài)和非晶態(tài)兩類,其中晶態(tài)電解質(zhì)包括鈣鈦礦型、反鈣鈦礦型、石榴石型、NASICON型、LISICON型等,非晶態(tài)氧化物的研究熱點是用在薄膜電池中的LiPON型電解質(zhì)和部分晶化的非晶態(tài)材料。
硫化物固體電解質(zhì)是由氧化物固體電解質(zhì)衍生出來的,電解質(zhì)中的氧化物機體中氧元素被硫元素所取代。由于硫元素的電負性比氧元素要小,對鋰離子的束縛要小,有利于得到更多自由移動的鋰離子。同時,硫元素的半徑比氧元素要大,當硫元素取代氧元素時使晶格結構擴展,形成較大的鋰離子通道而提升導電率,室溫下可達10-4-10-2S/cm。
(2). 正極材料
全固態(tài)鋰二次電池的正極一般采用復合電極,除了電極活性物質(zhì)外還包括固體電解質(zhì)和導電劑,在電極中起到同時傳輸離子和電子的作用。LiCoO2、LiFePO4、LiMn2O4研究較為普遍,后期可能開發(fā)高鎳層狀氧化物、富鋰錳基及高電壓鎳錳尖晶石型正極,也同時應關注不含鋰的新型正極材料的研究和開發(fā)。
(3). 負極材料
全固態(tài)鋰二次電池的負極材料目前主要集中在金屬鋰負極材料、碳族負極材料和氧化物負極材料三大類,三大材料各有優(yōu)缺點,其中金屬鋰負極材料因其高容量和低電位的優(yōu)點成為全固態(tài)鋰電池最主要的負極材料之一。
哪些因素影響鋰離子電池的循環(huán)壽命?
(1)負極金屬鋰沉積;
(2)正極材料的分解;
(3)SEI的形成和再次消耗;
(4)電解質(zhì)的影響,主要表現(xiàn)在:總量減少,有雜質(zhì)存在 ,水滲入;
(5)隔膜阻塞或破壞;
(6)正負極材料脫落;
(7)外部使用因素。
9,鋰離子電池內(nèi)部材料反應分解溫度?
(1)SEI膜分解,電解液放熱反應,130℃;
(2)電解質(zhì)分解,產(chǎn)熱,130℃-250℃;
(3)正極材料分解產(chǎn)生大量氣體和氧,180℃-500℃;
(4)粘結劑和負極活性物質(zhì)的反應,240℃-290℃。
一般由于過充、大倍率放電、內(nèi)部短路、外部短路、振動、碰撞、跌落、沖擊等造成短路,產(chǎn)生大量熱和氣體的一個過程。












