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三元材料鋰電池組容量衰退的原因

來源:存能電氣  日期:2019-07-16 09:09  瀏覽量:

  三元材料鋰電池組容量衰退的原因。很多朋友發(fā)現(xiàn)自己在使用三元鋰電池組的時(shí)候,發(fā)現(xiàn)在使用一段時(shí)間后,自己的鋰電池組的容量明顯的有所下降,變相的雖短了鋰電池組的使用循環(huán)時(shí)間。溫度絕對(duì)是影響鋰電池壽命的關(guān)鍵因素之一,過高的溫度或過低的溫度都會(huì)造成活性鋰離子含量的降低,從而減少鋰電池壽命。

三元鋰電池組.jpg

  三元材料鋰電池組容量衰退的原因

  三元鋰電池組主要是通過內(nèi)部電極氧化反應(yīng),將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的,鋰電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)由電池的正極和負(fù)極材料以及電解液所構(gòu)成的,當(dāng)電池反復(fù)的充放電的時(shí)候,電池內(nèi)部的電機(jī)會(huì)使電池本體材料電極會(huì)產(chǎn)生晶體,引起電池內(nèi)部導(dǎo)電性能下降,也就是鋰離子的活性出現(xiàn)了下降,那么從而就會(huì)導(dǎo)致它的阻值增加,最后會(huì)影響到鋰電池容量的衰減,其實(shí),從實(shí)際的環(huán)境來看的話,影響到電池衰退,有充放電的電壓,甚至是包括電池的充放電的功率以及環(huán)境的溫度。

  目前,新能源汽車電池主要使用的是三元鋰電池組,那么對(duì)于三元鋰電池組來腳最大的點(diǎn)就是會(huì)怕環(huán)境的高溫,從而會(huì)影響到它的使用的壽命,當(dāng)然了,這個(gè)也會(huì)影響到能量密度,正在電動(dòng)汽車做功的功率上面來講,產(chǎn)生電池衰退主要是由于車輛在使用的過程當(dāng)中,為滿足不同的駕駛工況而采用不同的充放電倍率,充放電倍率越大,電池容量衰減的越快,其實(shí)也主要就是由于材料的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的改變,使得其內(nèi)部的離子擴(kuò)散變得相對(duì)來說比較困難。

  對(duì)于電池來講,內(nèi)阻不一致的話,就會(huì)是他內(nèi)部的電流電壓分配不均勻,從而會(huì)導(dǎo)致局部的單個(gè)電池出現(xiàn)欠壓的一種情況,綜合來看的話,影響動(dòng)力鋰電池組壽命的因素,其實(shí)還是非常多的,當(dāng)然各種因素也都是相互影響著。

  首先,如果該電池是磷酸鐵鋰電池組的話,這種情況就屬于比較正常的了,因?yàn)榱姿徼F鋰電池正極材料的原因,其導(dǎo)電性本身就比同類型的鋰電池要低一點(diǎn),所以在使用的時(shí)候,磷酸鐵鋰電池組中的單節(jié)磷酸鐵鋰電池難免會(huì)出現(xiàn)不工作一致的現(xiàn)象。

  鋰電池組所使用的鋰電池保護(hù)板工藝以及質(zhì)量太過差勁,其設(shè)置的保護(hù)參數(shù)不能準(zhǔn)確定位,導(dǎo)致鋰電池組的過充保護(hù)以及過放保護(hù)都不是很完善,所以長(zhǎng)期使用導(dǎo)致鋰電池組的性能大幅度下降也是常理之中。當(dāng)然還有一些原因也可能導(dǎo)致鋰電池組性能的下降,但是以上兩種是最為常見的兩種情況,其他原因就不在此一一列舉。

  目前的鋰離子動(dòng)力電池的衰退也是不可避免的情況,隨著對(duì)動(dòng)力電池的技術(shù)不斷的提高,解決電池容量衰退的相關(guān)問題用以延長(zhǎng)動(dòng)力電池的使用壽命顯得十分重要。當(dāng)然,這對(duì)電動(dòng)汽車的發(fā)展來說也是至關(guān)重要的。

  三元材料鋰電池容量的衰減原因

  一、正極材料的結(jié)構(gòu)變化

  正極材料是鋰離子的主要來源,當(dāng)鋰離子從正極中脫出時(shí)候,為了維持材料電中性狀態(tài),金屬元素必然會(huì)被氧化到達(dá)一個(gè)高的氧化態(tài),這里就伴隨了組分的轉(zhuǎn)變。組分的轉(zhuǎn)變?nèi)菀讓?dǎo)致相轉(zhuǎn)移和體相結(jié)構(gòu)的變化。電極材料相轉(zhuǎn)變可以引起晶格參數(shù)的變化及晶格失配,由此產(chǎn)生的誘導(dǎo)應(yīng)力引起晶粒的破碎,并引發(fā)裂紋的傳播,造成材料的結(jié)構(gòu)發(fā)生機(jī)械破壞,從而引起電化學(xué)性能衰減。

  二、負(fù)極材料結(jié)構(gòu)

  商業(yè)化鋰電池組常用的負(fù)極材料有碳材料、鈦酸鋰等,本文以典型負(fù)極石墨進(jìn)行分析。鋰電池容量的衰減第一次發(fā)生于化成階段,在這個(gè)階段會(huì)在負(fù)極表面形成SEI,消耗部分鋰離子。

  三、電解液的氧化分解與界面反應(yīng)

  電解液的性質(zhì)顯著影響鋰離子電池的比容量、壽命、倍率充放電性能、工作溫度范圍以及安全性能等。電解液主要包括溶劑、電解質(zhì)和添加劑三個(gè)部分。溶劑的分解、電解質(zhì)的分解都會(huì)導(dǎo)致電池容量的損失。電解液的分解和副反應(yīng)是鋰電池組容量衰減的主要因素,無論采用何種正負(fù)極材料、何種工藝,隨著鋰電池循環(huán)使用,電解液的分解及與正負(fù)極材料間發(fā)生的界面反應(yīng)都會(huì)造成容量的衰減。

  此外,大倍率充放電也會(huì)造成鋰電池組容量損失,這是因?yàn)檎?fù)極在充放電過程會(huì)發(fā)生體積收縮和膨脹,而充放電電流越大,收縮膨脹越劇烈,應(yīng)力越大,從而正負(fù)極的顆粒在體積快速變化中更容易發(fā)生破裂或者從集流體剝離,導(dǎo)致循環(huán)衰減加快。

  同時(shí)也希望各位朋友在使用三元鋰電池組的時(shí)候,建議過一段時(shí)間就對(duì)鋰電池組各方面都檢查一遍,發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)進(jìn)行處理,這樣也能讓我們的鋰電池組使用的更加長(zhǎng)久。

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