影響電池性能和壽命的外部因素主要有哪些
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-12-16 07:27
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1）溫度
溫度幾乎可以說是鋰電池最主要環(huán)境影響因素。鋰電池是電化學(xué)電源，其作用過程完全依靠電化學(xué)反應(yīng)的能力，而溫度決定了絕大部分化學(xué)反應(yīng)過程的活躍程度。早已有科學(xué)家對此作出了定量描述。Arrhenius方程給出了溫度與化學(xué)反應(yīng)速率的方程式，認(rèn)為化學(xué)反應(yīng)速率與溫度之間成指數(shù)關(guān)系。
k為速率常數(shù)，R為摩爾氣體常量，T為熱力學(xué)溫度，Ea為表觀活化能，A為指前因子（也稱頻率因子）。
高溫，電化學(xué)反應(yīng)活躍度增加，電池表現(xiàn)出更加良好的性能特征，比如放電能力增強(qiáng)，內(nèi)阻減小等。向內(nèi)看，高溫使得電池內(nèi)部副反應(yīng)加劇，電解液與正負(fù)極材料的反應(yīng)消耗電極材料和鋰離子。這種電極材料和電解液的損失是永久的，會造成容量的衰減和內(nèi)阻的上升。
低溫，與高溫相反，電池系統(tǒng)內(nèi)部電化學(xué)活性降低，副反應(yīng)水平降低，活性物質(zhì)導(dǎo)電能力同樣降低。如果在低溫下大電流放電，電極材料由于無法達(dá)到負(fù)載要求勉力而為，會造成陰極材料結(jié)構(gòu)破壞；低溫大電流充電，則可能產(chǎn)生陽極鍍鋰，枝晶生長問題。
2）電壓
充電過壓，是鋰電池非正常衰減的一個(gè)主要原因。下圖是一種三元鋰電芯的充電截止電壓與循環(huán)壽命的關(guān)系曲線，可以看到僅僅0.15V的電壓之差，給電池壽命帶來的影響。
循環(huán)壽命和充電截止電壓的關(guān)系
前文電解質(zhì)部分提到，電解質(zhì)都有自身確定的電壓窗口，超越這個(gè)窗口的極限值，電壓導(dǎo)致的電解液分解比例會大大增加。而過電壓充電，對于電池陽極來說，就是想要把過多的鋰離子塞進(jìn)它那有限的小房間，小房間可能被擠爆，或者道路被卡死；而對陰極來說，過多的鋰離子都被驅(qū)使著離開陽極晶格結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性受到影響，造成局部坍塌。過量的鋰離子在陽極，無法嵌入，則會沉積在電極表面，形成危險(xiǎn)的鍍鋰問題。
