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锂电池容量衰减的根本原因是什么

时间:2022-02-09 编辑:池龙新能源 游览:1039次

  锂离子电池容量低的原因是什么?


  1.负极材料的结构变化


  正极材料是锂离子电池的重要来源。当锂离子从阳极上去除时,为了保持材料的电中性状态,金属元素不可避免地会被氧化为高度氧化状态,并伴随着组分的变化,元素的转变容易导致相变和体相结构的变化。电极材料的相变会引起晶格参数的变化和晶格失配。诱导应力会导致材料的晶粒断裂和裂纹扩展,进而导致材料结构的机械损伤,从而导致锂离子电池电化学性能的下降。


  2.负极材料的结构


  碳和钛酸锂是商用锂离子电池的常用材料。本文采用典型的负极石墨进行分析。锂离子电池容量的下降是第一次在形成阶段,其中SEI消耗了负极表面的一些锂离子


  随着锂离子电池的使用,石墨结构的改变也会导致电池容量的降低。研究发现,虽然再生碳材料保持了石墨的形态和结构,但碳材料的晶面半高和宽度增加,导致C轴方向的晶体尺寸减小。晶体结构的变化导致碳材料的开裂,破坏了负极表面的SEI膜,促进了SEI膜的修复。SEI膜的过度生长消耗活性锂,导致锂离子电池容量的不可逆下降。


  3.电解质的氧化分解


  电解液的性能对锂离子电池的比容量、寿命、充放电性能、工作温度范围和安全性能有着重大影响。电解液包括溶剂、电解液和添加剂。溶剂和电解液的分解会导致电池容量的损失。电解液的分解和副反应是锂离子电池容量衰减的重要因素。随着锂离子电池的回收利用,无论使用什么正负极材料或工艺,电解液的分解以及与正负极材料的界面反应都会导致容量衰减。


  4.快速充放电


  快速充电时,电流密度过高,负极极化严重,锂离子电池沉积更明显,使铜箔与活性炭材料交界处的铜箔变脆,容易产生裂纹。铁芯的自发绕线受到固定空间的限制,铜箔不能自由延伸产生压力。在压力下,由于膨胀空间不足,铜箔断裂,原来的裂纹扩展生长。


  5.长期深度充放电


  放电应该转移到内部结构。首先,电解液过易挥发。第二,锂离子电池中负极的过度反应会引起其介电膜的变化,从而导致分层能力下降和永久容量损失。


  充电的重要方面包括电压稳定和夜间电网电压升高,停止充电器,电压升高,会导致电池过充,阴极材料结构变化,容量损失,分解释氧,电解液严重氧化反应,进而燃烧爆炸。电解质有机溶剂/电解质锂盐的分解;负极的锂过放电可能导致负极铜集流体的溶解和正极铜枝晶的形成。6.温度系数


  温度无疑是影响锂离子电池寿命的关键因素之一。温度过高或过低都会降低活性锂离子的含量,从而降低锂离子电池的寿命。


  电池容量下降的原因:


  1.核心是衰老和衰落。


  2.不同的自放电率导致串联芯的功率不平衡,最终导致锂离子电池容量不可持续的下降。


  2.在电池使用过程中,充放电、硫化都会影响电池容量。


  锂离子电池容量衰减的原因分析


  一个原因:自放电


  锂离子电池的自放电是指电池不使用时自然失去容量。锂离子电池自放电引起的容量损失有两种:一种是可逆容量损失;第二,丧失不可逆转的能力。可逆容量损失是指充电过程中损失的容量可以恢复,而不可逆容量损失无法恢复。当长时间或经常自放电时,锂离子会形成一定的沉积物,这将增加两个电极之间的容量不平衡,导致锂离子电池的容量损失。


  二、电解质的分解


  锂离子电池在正常运行过程中,电解液会发生氧化反应,使电解液浓度升高,导致电解液稳定性下降,最终导致锂离子电池容量衰减。


  原因三:收费过高


  当锂离子电池过度充电时,会导致放电效率下降和容量损失。充电快,电流密度过大,负极极化严重,锂离子沉积更明显。当正极活性物质相对于负极活性物质过量时,这种反应通常会加剧。然而,在高充电速率的情况下,即使正极和负极活性材料的比例正常,也可能发生锂金属的沉积。