快充對(duì)電池運(yùn)用壽命的影響有哪些
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2020-01-02 14:50
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電池在充放電過(guò)程中因電池電阻發(fā)生發(fā)熱現(xiàn)象，研究表明其熱量與倍率相關(guān)，而電池溫度關(guān)于鋰離子電池的壽命具有顯著的影響，在快充過(guò)程引起的電池溫度改變關(guān)于鋰離子電池的壽命具有重要的影響。
不同結(jié)構(gòu)的電池在不同方向上具有不同散熱功率，例如圓柱形電池在直徑方向上因?yàn)楦糸u等導(dǎo)熱作用較差的資料存在，因而電池內(nèi)部溫度較高的方位主要集中在電芯的中間方位，而關(guān)于方形電池和軟包電池因?yàn)闃O耳方位的電流密度比較大，因而高溫區(qū)域也主要集中在電池靠近極耳的方位，且靠近正極極耳的方位一般也會(huì)比靠近負(fù)極極耳方位的溫度更高。
方形、軟包電池溫度分析
電池內(nèi)部溫度散布不均會(huì)形成內(nèi)部電流散布的不均，極耳方位不合理也易發(fā)生電流散布不均現(xiàn)象，電流散布不均簡(jiǎn)略導(dǎo)致電池在充放電的過(guò)程中發(fā)生局部的過(guò)充或過(guò)放，以及副反響速度的不一致，然后導(dǎo)致電池內(nèi)部衰降速度的不一致。在體系層面因?yàn)殡姵啬＝M中單體電池的排列，冷卻體系的規(guī)劃等要素也會(huì)導(dǎo)致不同單體電池之間存在明顯的溫度梯度。過(guò)高的溫度在正極側(cè)會(huì)加重粘結(jié)劑分解、不可逆相變和過(guò)渡金屬元素的溶解等問(wèn)題，而負(fù)極側(cè)面對(duì)SEI膜生長(zhǎng)加快，然后消耗電池內(nèi)部有限的活性L(fǎng)i，導(dǎo)致電池不可逆的容量丟失，引起電池鼓包。
快充下析鋰對(duì)電池的影響
正常的情況下Li+從正極脫出遷移到負(fù)極外表，然后嵌入到負(fù)極之中，可是當(dāng)負(fù)極外表因?yàn)殡娏鬟^(guò)大或溫度過(guò)低時(shí)會(huì)發(fā)生較大極化，當(dāng)負(fù)極外表極化電位低于金屬Li時(shí)，Li+會(huì)以金屬Li的形式在負(fù)極外表分出，形成電池庫(kù)倫功率降低，容量丟失，嚴(yán)峻的情況下甚至?xí)檀└糸u導(dǎo)致嚴(yán)峻的安全事故。在快充條件下，電池的這一現(xiàn)象會(huì)發(fā)生較大程度的改變，然后影響電池的運(yùn)用壽命。
快充條件下的電極粉化破碎
電極的粉化和破碎是鋰離子電池常見(jiàn)的現(xiàn)象，在NCM、NCA和Si負(fù)極中都觀(guān)察到這一現(xiàn)象，電極的粉化和破碎導(dǎo)致的活性物質(zhì)丟失是鋰離子電池衰降的常見(jiàn)機(jī)理。作者根據(jù)從微觀(guān)到微觀(guān)的尺度改變，將粉化和破碎現(xiàn)象分為以下幾類(lèi)：1）活性物質(zhì)顆粒內(nèi)部的裂紋；2）活性物質(zhì)顆粒與導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑分離；3）電極與集流體之間的剝離。
導(dǎo)致電極粉化和破碎的原因主要是快充導(dǎo)致的電池內(nèi)部的Li濃度的改變，在快充的過(guò)程中因?yàn)槊揕i和嵌Li速度較快，因而會(huì)在正極和負(fù)極內(nèi)部都會(huì)發(fā)生較為顯著的Li濃度梯度，然后導(dǎo)致鋰離子電池內(nèi)部的應(yīng)力散布不均，然后導(dǎo)致了活性物質(zhì)顆粒的破碎，電極的剝離等現(xiàn)象，引起活性物質(zhì)的丟失。
怎么改進(jìn)電池的快充功能
改進(jìn)電池的快充功能，主要從電池、充電戰(zhàn)略及電池?zé)峁芾淼纫朁c(diǎn)動(dòng)身，對(duì)相應(yīng)的影響要素進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。如針對(duì)電池本身，應(yīng)該挑選適宜的電極資料，一起對(duì)其進(jìn)行一定程度的優(yōu)化處理；合理的電極規(guī)劃、電池結(jié)構(gòu)規(guī)劃和電池組規(guī)劃也可以提高電池的快充功能；通過(guò)優(yōu)化電池的充電戰(zhàn)略可以提高電池的快充功能，可以選用多步恒流充電法、脈沖充電戰(zhàn)略及加快發(fā)動(dòng)式充電戰(zhàn)略。
此外，鋰離子電池體系關(guān)于溫度非常敏感，溫度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致電池壽命急劇衰降，溫度過(guò)低則簡(jiǎn)略導(dǎo)致充電析鋰，也會(huì)嚴(yán)峻影響電池的運(yùn)用壽命，嚴(yán)峻的情況下甚至?xí)l(fā)安全事故，因而怎么做好熱管理關(guān)于提高鋰離子電池的快充功能也有重要的意義。鋰離子電池快充除了要處理快充導(dǎo)致的產(chǎn)熱問(wèn)題外，還需求處理溫度過(guò)低時(shí)快充簡(jiǎn)略導(dǎo)致析鋰的問(wèn)題。
隨著續(xù)航路程不斷添加，路程問(wèn)題現(xiàn)已根本處理，快充技能是縮短充電時(shí)刻的有效辦法，可是怎么做好快充卻不是簡(jiǎn)略的事情，咱們需求從資料的挑選、電極規(guī)劃、電池規(guī)劃，以及電池組和熱管理體系的規(guī)劃等方面歸納考慮，在提高動(dòng)力電池充電速度的一起又不對(duì)動(dòng)力電池的循環(huán)壽命發(fā)生影響。
