鋰離子電池壽命和性能衰減機(jī)理的解析
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-03-12 15:02
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鋰離子電池在高溫、低溫、快速充電等工況條件下，性能衰減十分嚴(yán)重，極大地限制了其使用范圍。解析動(dòng)力電池在不同工況下的性能衰減機(jī)制和過(guò)程，對(duì)促進(jìn)新能源汽車(chē)整車(chē)及動(dòng)力電池發(fā)展有著重要意義。因此，如何改善電池的性能以滿足車(chē)用動(dòng)力電池的使用壽命要求，成為急需解決的技術(shù)難題。
他以LiFePO4/石墨電池為例子，通過(guò)解體與非解體技術(shù)，詳細(xì)解析了動(dòng)力電池的性能衰減機(jī)制，得出電池循環(huán)容量衰減和擱置容量衰減的主要結(jié)論。其中，電池循環(huán)容量衰減主要源于正極中鋰損失（FePO4相生成)，首次用TEM觀測(cè)到FePO4和LiFePO4相共存，鋰損失被負(fù)極SEI膜消耗；電池?cái)R置容量衰減主要源于正極中鋰損失（FePO4相生成)，容量損失隨著溫度和SOC升高增加，通過(guò)補(bǔ)鋰， FePO4相可恢復(fù)為L(zhǎng)iFePO4 。
”最后，他還介紹了石墨烯導(dǎo)電劑在不同電極體系以及聚合物凝膠電解質(zhì)在鋰硫電池中的應(yīng)用，對(duì)前沿電池技術(shù)的發(fā)展情況做出了重要的概括。目前大規(guī)模商業(yè)化的鋰二次電池普遍采用有機(jī)碳酸酯類的液態(tài)電解質(zhì)，易泄露、易燃燒、易爆炸等安全問(wèn)題限制了該類電解質(zhì)的進(jìn)一步應(yīng)用。
全固態(tài)聚合物電解質(zhì)(all-solid-state polymer electrolytes，ASPEs)電池具有安全性能好、能量密度高、工作溫度區(qū)間廣、循環(huán)壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，是鋰離子電池領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。ASPEs通常還具有優(yōu)異的力學(xué)性能，可以很好地抑制鋰金屬電極在充放電過(guò)程中的枝晶生長(zhǎng)，所以在鋰金屬電池領(lǐng)域也具有十分重要的應(yīng)用前景。
研究較多的幾種ASPEs體系，包括聚氧化乙烯(PEO)基體系、聚碳酸酯基體系、聚硅氧烷基體系、聚合物鋰單離子導(dǎo)體體系。
PEO基ASPEs是研究最早且研究最多的一類ASPEs材料，但其高結(jié)晶性造成室溫Li+遷移困難、離子電導(dǎo)率低等問(wèn)題，所以研究人員研發(fā)了一系列降低PEO結(jié)晶度、提升體系離子電導(dǎo)率的改性手段。
聚碳酸酯基ASPEs主鏈結(jié)構(gòu)中含有強(qiáng)極性碳酸酯基團(tuán)而且室溫?zé)o定形態(tài)，使得鋰鹽更容易解離，且室溫離子電導(dǎo)率一般較PEO基要高，是比較有潛力的PEO基ASPEs替代材料。
