锂离子电池容量为何会衰减?锂离子电池容量衰减的原因一般有什么?

2021-02-25      4639 次浏览

锂离子电池容量低的原因是什么?


1.阴极材料的结构变化


正极材料是锂离子电池的重要来源。当锂离子从正极上去除时,为了保持材料的电中性状态,金属元素将不可防止地氧化到高氧化状态,并伴随着组分的变化。元件的转变容易导致相转移和体相结构的变化,电极材料的相变会引起晶格参数和晶格失配的变化,诱导应力会导致材料的晶粒断裂和裂纹扩展,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衰退。"-。


2.负极材料的结构


碳材料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。锂离子电池容量的衰减是首次出现在形成阶段,其中SEI在负极表面消耗了一些锂离子。


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下降,发现虽然循环碳材料保持了石墨的形貌和结构,但碳材料的晶面半高和宽度增大,导致c轴方向晶粒尺寸的减小,晶体结构的改变导致碳材料的开裂,破坏了负极表面的SEI膜,促进了SEI膜的修复,SEI薄膜的过度生长消耗了活性锂,导致锂离子电池容量的不可逆衰减。


3.电解液的氧化分解


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显著的影响。电解液重要包括溶剂、电解质和添加剂三部分,溶剂和电解质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。随着锂离子电池的再循环,电解液的分解和与正负电极材料的界面反应都会导致容量衰减,无论使用何种正负电极材料或工艺。


4.快速充放电


快速充电时,电流密度过大,负极严重极化,锂离子电池沉积更加明显,使铜箔在铜箔与碳活性物质的交界处发生脆性,容易出现裂纹,铁芯的自发缠绕受到固定空间的限制,铜箔不能自由延伸出现压力。在压力用途下,由于膨胀空间不够,铜箔断裂,原有裂纹扩散长大。


5.长期深部充放电


放电应转移到内部结构,一是电解液过易挥发,二是锂离子电池负极过度反应会引起其介电膜的变化,导致脱层能力下降,导致容量永久丧失。


充电重要从电压稳定和夜间电网电压升高,已停止充电器,电压升高,会导致电池充电过高,导致正极材料结构改变,容量损失,分解和氧释放,电解质严重氧化反应,然后燃烧爆炸;电解质有机溶剂/电解质锂盐分解;负极锂过放电可能导致负铜捕收剂溶解,正极形成铜枝晶。


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。过高或过低的温度会导致活性锂离子含量的降低,从而降低锂离子电池的寿命。


电池容量下降的原因:


1.核心是老化和衰退。


二.不同的自放电速率导致串联芯的功率不平衡,最终导致锂离子电池容量的下降是不持久的。


2.在电池使用、充放电过程中,硫化现象会影响电池容量。


锂离子电池容量衰减原因浅析


原因一:自放电


锂离子电池的自放电是指电池在未使用状态下,电容量自然损失的现象。锂离子电池自放电导致容量损失分两种情况:一是可逆容量损失;二是不可逆容量的损失。可逆容量损失是指损失的容量能在充电时恢复,而不可逆容量损失的这部分容量损失则是不能恢复的。长时间或经常自放电时,锂离子会形成一定的沉积,增大两极间容量不平衡程度,从而导致锂离子电池容量的损失。


原因二:电解液的分解


在锂离子电池正常的工作中,电解液会发生氧化反应,发生氧化反应后会使电解液的浓度升高,从而导致电解液稳定性下降,最终造成锂离子电池容量的衰减。


原因三:过充电


锂离子电池在过充电时,会导致放电效率降低和容量损失。快速充电,电流密度过大,负极严重极化,锂离子的沉积会更加明显。在正极活性物相关于负极活性物过量的场合,这种反应常常会加剧。但是,在高充电率的情况下,即使正负极活性物的比例正常,也可能发生金属锂的沉积。


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