哪些主要因素影響鋰電池的壽命？
來源：寶鄂實業(yè)
2020-03-29 13:18
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根據(jù)鋰離子電池的衰減率，可以將電池的衰減率分為早期線性衰減率和后期非線性衰減率。非線性下降過程的典型特征是電池的容量在短時間內(nèi)顯著下降，這就是我們通常所說的容量跳水，這對電池的使用和臺階的使用是非常不利的。
在實驗中，西蒙·F·舒斯特（SimonF.Schuster）使用的電池是E-One Moli Energy公司的IHR20250A電池。陰極材料為NMC材料，陽極材料為石墨，標稱容量為1.95Ah。實驗中分析了電壓窗口、充電率、放電速率和溫度對電池非線性衰減的影響。具體的實驗安排如下表所示。
主要結(jié)果如下：
1、工作電壓窗對負SEI薄膜生長的影響是，由于電化學窗口寬，正過渡金屬元素的溶解增強，溶解過渡金屬元素遷移到負極表面，加速了負電極過渡金屬薄膜的生長。結(jié)果表明，負極動力學條件加速了鋰的衰變，因此負極提前沉淀鋰，導致非線性衰減較早。
2、充放電倍率的影響
由于鋰離子電池的非線性衰減主要是由負極表面鋰金屬的沉淀引起的，因此充放電電流與鋰離子電池的非線性衰減的發(fā)生密切相關，影響最大關于電池的非線性衰減是電池的充電電流，以1C速率充電的電池幾乎從一開始就顯示出非線性衰減的趨勢，但是如果我們將充電電流降低到0.5C，那么電池的時間節(jié)點就是非線性衰變將大大延遲。放電電流對電池非線性衰減的影響幾乎可以忽略不計。這主要是因為隨著充電電流的增加，負極的極化也顯著增加，這導致鋰從負極中釋放的風險顯著增加。沉淀的多孔金屬金屬促進電解質(zhì)的分解并加速。負極動態(tài)性能的下降導致非線性衰變的早期發(fā)生。
3、溫度的影響
溫度對負電極的動態(tài)特性有著非常重要的影響，因此溫度對電池非線性衰減發(fā)生的時間也有著重要的影響。
在35°C循環(huán)的電池最晚有一個非線性下降。如果我們把電池的電壓窗降低到3.17-4.11v，早期35°C和50°C周期的電池衰減率相對一致，但在壽命結(jié)束時循環(huán)在35°C的電池開始呈現(xiàn)非線性下降。這主要是由于電池在低溫下的動力學條件惡化，導致負極更容易被分析為鋰，從而加速了sei膜的生長，導致負極動力學條件進一步惡化，導致早期鋰離子電池的非線性下降。
