鋰電池健康狀態(tài)影響因素以及鋰電池健康狀態(tài)研究意義
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2021-03-08 12:44
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鋰電池健康狀態(tài)影響因素
近年來，國內(nèi)外有很多文獻(xiàn)研究鋰電池老化機(jī)理和規(guī)律，普遍認(rèn)為鋰離子沉積、SEI膜增厚和活性物質(zhì)損失等是造成電池老化和容量衰減的主要原因。鋰電池的濫用會加速電池老化，電池的正常充放也會影響電池健康狀態(tài)，加速電池老化。
1溫度對電池SOH的影響
溫度通常被認(rèn)為是影響電池健康狀態(tài)的主要因素，溫度對電池的性能有雙重影響，一方面高溫會加快電池內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)速度，提升電池的效率和性能，同時高溫也會加速一些不可逆的化學(xué)反應(yīng)發(fā)生，造成電池的活性物質(zhì)減少，引起電池的老化和容量衰減。有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明高溫會加快電池電極的SEI膜增長，鋰離子穿透SEI膜難度增加，等效為電池內(nèi)阻增大。
2充放電電流倍率對電池SOH的影響
充放電倍率會影響電池的壽命，以三種不同放電倍率對索尼18650電池進(jìn)行300次循環(huán)實(shí)驗(yàn)，其電池容量分別衰減9.5%、13.2%和16.9%，電池內(nèi)阻分別增加12.4%、18.3%和27.7%，同時高倍率放電會在電池內(nèi)部產(chǎn)生更多的熱量，加速電池老化，電子顯微鏡下觀察到高倍率電池放電的電極表面SEI膜比低倍率放電的要厚。
3放電深度對電池SOH的影響
電池充放電深度對電池健康和老化有影響，有觀點(diǎn)認(rèn)為電池有累計的總轉(zhuǎn)移能量，基于總轉(zhuǎn)移能量進(jìn)行電池的容量衰減和老化分析。高飛等通過對鋰電池不同放電深度的循環(huán)測試，分析電池的累積轉(zhuǎn)移能量與電池容量衰減之間的關(guān)系，得出電池容量衰減到85%之前，電池累計轉(zhuǎn)移的能量在深充深放與淺充淺放這兩種模式下基本相同，當(dāng)電池容量衰減到85%~75%時，電池累計轉(zhuǎn)移的能量和能量效率上深充深放模式都優(yōu)于淺充淺放的模式。
4循環(huán)區(qū)間對電池SOH的影響
電池充放電循環(huán)區(qū)間也會影響電池老化過程，循環(huán)區(qū)間不同對應(yīng)的充放電電池內(nèi)阻不一樣，因此循環(huán)過程中電池發(fā)熱和反應(yīng)略有不同，長期將影響電池的健康和老化。因此有專家建議電池SOC范圍在20%~80%，這樣有利于電池健康和循環(huán)壽命。
5充放電截止電壓對電池SOH的影響
電池的過充和過放都會對電池健康產(chǎn)生影響，不恰當(dāng)?shù)碾妷荷舷藓碗妷合孪迣﹄姵囟加杏绊?。放電截止電壓越低，電池?nèi)阻越大，造成電池內(nèi)部發(fā)熱，同時引起副反應(yīng)增加，電池活性物質(zhì)減少和負(fù)極石墨片層出現(xiàn)塌陷，電池加速老化和容量衰減。過高的充電截止電壓引起電池內(nèi)阻增大，電池內(nèi)部發(fā)熱增加，過度充電引起負(fù)極產(chǎn)生“析鋰”現(xiàn)象以及相應(yīng)的副反應(yīng)增加，影響電池的容量和老化。
鋰電池健康狀態(tài)研究意義
電池SOH研究難度大，進(jìn)展緩慢，但是SOH研究對電池的使用、維護(hù)和評估有很高價值，可為規(guī)劃、政策和產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供依據(jù)和參考，具有重要的意義
1對電池管理的意義
電池管理系統(tǒng)估算電池荷電狀態(tài)和剩余電量與電池的容量有關(guān)，若電池管理系統(tǒng)能掌握電池的老化規(guī)律和健康狀態(tài)，將有助于其做好電池全壽命周期的電池管理。
2對電池使用和維護(hù)的意義
SOH研究有利于掌握電池老化影響因素，為電池的使用和維護(hù)提供理論指導(dǎo)。對電池的使用和維護(hù)而言，了解影響電池老化的因素可減少高低溫以及過充過放等有損電池使用的情況；知悉電池當(dāng)前的健康狀態(tài)，可幫助判斷電池的內(nèi)在隱患和壽命情況，為電池維護(hù)和更換提供參考。
3對電池經(jīng)濟(jì)性評估的意義
SOH的準(zhǔn)確評價對電池的經(jīng)濟(jì)性評估有重要意義，鋰電池的應(yīng)用場景、使用方式和維護(hù)手段不同造成電池的壽命差異，使電池的使用成本、經(jīng)濟(jì)效益等經(jīng)濟(jì)性評估有差別。通過SOH研究建立電池的老化模型，為分析電池的經(jīng)濟(jì)性提供數(shù)據(jù)支撐，將為企業(yè)投資決策、政府政策制定和產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃提供有效輔助。
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