鋰離子電池循環(huán)壽命次數(shù)以及影響壽命因素
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2021-07-08 16:28
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三元鋰電池的理論壽命約為800次循環(huán)，在商業(yè)化的可充電鋰電池中屬于中等。磷酸鐵鋰約為2000次，而鈦酸鋰據(jù)說(shuō)可以達(dá)到1萬(wàn)次循環(huán)。目前主流的電池廠家在其生產(chǎn)的三元電芯規(guī)格書中承諾大于500次。
所謂鋰離子電池壽命，定義是“電池容量降至額定容量的80%時(shí)，電池壽命終止。”不過(guò)，低于80%充電容量時(shí)，盡管工作時(shí)間縮短了，但是電池仍然能夠提供可用功率。一般而言，鋰電池可以正常工作2~4年，循環(huán)充放電次數(shù)大約在300次。這兩個(gè)是理想值。
影響鋰離子電池循環(huán)壽命的因素有哪些？
循環(huán)壽命是衡量鋰離子電池質(zhì)量?jī)?yōu)劣的重要指標(biāo),影響鋰離子電池循環(huán)壽命的因素是多方面的,更長(zhǎng)的循環(huán)壽命意味著更少的資源消耗。
1.金屬鋰的沉積
金屬鋰的沉積，一般發(fā)生在負(fù)極表面。由于一定的原因，鋰離子在遷移到負(fù)極表面時(shí)，部分鋰離子沒(méi)有進(jìn)入負(fù)極活性物質(zhì)形成穩(wěn)定的化合物，而是獲得電子后沉積在負(fù)極表面成為金屬鋰，并且不再參與后續(xù)的循環(huán)過(guò)程，導(dǎo)致容量下降。金屬鋰的沉積，不但會(huì)造成循環(huán)壽命的下降，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致正負(fù)極短路，造成嚴(yán)重的安全問(wèn)題。
2.正極材料的分解
作為正極材料的含鋰金屬氧化物，雖然具有足夠的穩(wěn)定性，但是在長(zhǎng)期的使用過(guò)程中，仍然會(huì)不斷的分解，產(chǎn)生一些電化學(xué)惰性物質(zhì)(如Co3O4，Mn2O3等)以及一些可燃性氣體，破壞了電極間的容量平衡，造成鋰離子電池容量的不可逆損失。除了嚴(yán)格限定電池的充電截止電壓之外，提高正極材料的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，也是降低循環(huán)壽命下降速度的可行方法。
3.電解質(zhì)的影響
在不斷的循環(huán)過(guò)程中，電解質(zhì)由于化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性的局限，會(huì)不斷發(fā)生分解和揮發(fā)，長(zhǎng)期累積下來(lái)，導(dǎo)致電解質(zhì)總量減少，不能充分的浸潤(rùn)正負(fù)極材料，充放電反應(yīng)不完全，造成實(shí)際使用容量的下降。鋰電池壽命是以充放電循環(huán)次數(shù)而定的，含雜質(zhì)的電解液直接影響電池循環(huán)次數(shù)。
4.隔離膜阻塞或損壞
由于隔離膜本身的電化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械性能不足，以及對(duì)電解質(zhì)對(duì)隔離膜的浸潤(rùn)性在反復(fù)充電過(guò)程中變差造成的。由于隔離膜的干涸，電池的歐姆內(nèi)阻增大，導(dǎo)致充放電通道堵塞，充放電不完全，鋰離子電池容量無(wú)法回復(fù)到初始狀態(tài)，大大降低了電池的容量和使用壽命。
5.外部使用因素
鋰離子電池有合理的使用條件和范圍，如充放電截止電壓，充放電倍率，工作溫度范圍，存儲(chǔ)溫度范圍等。但是在實(shí)際使用當(dāng)中，超出允許范圍的濫用情況非常普遍，長(zhǎng)期的不合理使用，會(huì)導(dǎo)致電池內(nèi)部發(fā)生不可逆的化學(xué)反應(yīng)，造成電池機(jī)理的破壞，加速電池的老化，造成循環(huán)壽命的迅速下降。
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