詳解電池使用環(huán)境的影響
來源：寶鄂實業(yè)
2019-10-09 18:42
點擊量：次
鋰離子電池的使用環(huán)境對其循環(huán)壽命影響也是非常重要的。其中，環(huán)境溫度是十分重要的因素。環(huán)境溫度過低或過高都會影響鋰電池的循環(huán)壽命。
陳繼濤等[17]研究了C/LiCoO2系鋰離子電池在－20 ℃條件下的充放電性能。結(jié)果顯示：電池的放電性能在低溫下變差，0.2 C 放電容量僅為常溫容量的77%，1 C 放電容量僅為0.2 C 放電容量的4%。低溫下恒壓充電時間增加，充電性能也明顯惡化。
鋰離子電池在低溫下放電容量減少的主要原因包括：電解液電導(dǎo)率變差、隔膜的潤濕和/ 或透過性變差、鋰離子的遷移速度變慢、電極/ 電解液界面上電荷轉(zhuǎn)移速率減緩等[18]。另外，SEI 膜的阻抗在低溫下會增大，使鋰離子通過電極/ 電解液界面的速度變慢。其中SEI 膜的阻抗增加的原因是：鋰離子在低溫下從負(fù)極脫出較為容易，嵌入較為困難。充電時金屬鋰會出現(xiàn)并與電解液發(fā)生反應(yīng)，形成新的SEI 膜覆蓋在原來的SEI 膜上，使電池的阻抗增大從而導(dǎo)致電池的容量下降[19]。
李連興等[20]對同批鋰電池分別在60 ℃和常溫下進(jìn)行300次充放電循環(huán)實驗。初始階段，60 ℃條件下電池表現(xiàn)出較高的放電容量。但隨著循環(huán)的進(jìn)行，電池容量衰減加快，循環(huán)穩(wěn)定性降低，后期甚至有電池發(fā)生鼓脹現(xiàn)象。高溫下鋰離子電池的充放電循環(huán)是不穩(wěn)定，高溫導(dǎo)致電池的電極電化學(xué)極化加劇和氣體的產(chǎn)生，造成鼓脹現(xiàn)象，同時電荷傳輸電阻增加，離子傳輸動力學(xué)性能降低。
目前鋰離子電池大多用LiPF6作為電解液，由于電解液的不純或微量水催化分解導(dǎo)電鹽，電解液中含有一定酸性物質(zhì)HF[21]。HF 會與SEI 膜中的主要成分ROLi、ROCO2Li 等發(fā)生反應(yīng)，生成LiF 沉積在負(fù)極表面。含有LiF 的SEI膜會阻礙鋰離子的遷移。同時，產(chǎn)生的高阻抗物質(zhì)會使石墨顆粒之間絕緣隔離。隨著高溫充放電的進(jìn)行，負(fù)極性能會逐漸惡化最終導(dǎo)致電池失效[18]。
使用鋰離子電池的設(shè)備在運輸或正常工作的情況下，有可能會經(jīng)受振動、沖擊、碰撞等條件的考驗。某些鋰電池在與系統(tǒng)通信時進(jìn)行充放電并根據(jù)一定頻率接收數(shù)據(jù)信息。設(shè)備振動時的頻率有可能對電池頻率產(chǎn)生干擾，從而引起芯片數(shù)據(jù)出錯或引發(fā)保護(hù)電路動作[22]。強(qiáng)振動或沖擊下，鋰離子電池的極耳、外部的連線、接線柱、焊點等可能會折斷或脫落，電池極片上的活性物質(zhì)也可能剝落[23]，這都會影響電池的壽命甚至產(chǎn)生危險的情況。
