鉅大鋰電 | 點擊量:0次 | 2022年04月18日
提升鋰電池壽命的方法有什么
關(guān)于理想的鋰離子電池,在其循環(huán)周期內(nèi)容量平衡不會發(fā)生改變,每次循環(huán)中的初始容量都應(yīng)該是一定值,然而實際上情況卻復(fù)雜得多。任何能夠出現(xiàn)或消耗鋰離子的副反應(yīng)都可能導(dǎo)致電池容量平衡的改變,一旦電池的容量平衡狀態(tài)發(fā)生改變,這種改變就是不可逆的,并且可以通過多次循環(huán)進(jìn)行累積,對電池循環(huán)性能出現(xiàn)嚴(yán)重影響。
影響鋰離子電池循環(huán)壽命的因素有很多,但其內(nèi)在的根本原因,還是參與能量轉(zhuǎn)移的鋰離子數(shù)量在不斷減少。要注意的是,電池當(dāng)中的鋰元素總量并未減少,而是活化的鋰離子少了,它們被禁錮在了其他地方或活動的通道被堵塞了,不能自由的參與循環(huán)充放電的過程。
那么,我們只要搞清楚這些本該參與氧化還原反應(yīng)的鋰離子,都跑哪兒去了,就能夠搞清楚容量下降的機理,也就可以針對性的采取措施,延緩鋰離子電池的容量下降趨勢,提升鋰離子電池的循環(huán)壽命。
1.金屬鋰的沉積
通過前面的分析,我們了解鋰離子電池當(dāng)中是不應(yīng)該存在鋰的金屬形態(tài),鋰元素要么是以金屬氧化物、碳鋰化合物的形態(tài)存在,要么是以離子的形態(tài)存在。
金屬鋰的沉積,一般發(fā)生在負(fù)極表面。由于一定的原因,鋰離子在遷移到負(fù)極表面時,部分鋰離子沒有進(jìn)入負(fù)極活性物質(zhì)形成穩(wěn)定的化合物,而是獲得電子后沉積在負(fù)極表面成為金屬鋰,并且不再參與后續(xù)的循環(huán)過程,導(dǎo)致容量下降。
這種情況,一般有幾種原因造成:充電超過截止電壓;大倍率充電;負(fù)極材料不足。過充電或負(fù)極材料不足的時候,負(fù)極不能容納從正極遷移過來的鋰離子,導(dǎo)致金屬鋰的沉積發(fā)生。大倍率充電時,由于鋰離子短時間內(nèi)到達(dá)負(fù)極的數(shù)量過多,造成堵塞和沉積。
金屬鋰的沉積,不但會造成循環(huán)壽命的下降,嚴(yán)重時還會導(dǎo)致正負(fù)極短路,造成嚴(yán)重的安全問題。
要解決這個問題,就要合理的正負(fù)極材料配比,同時嚴(yán)格限定鋰離子電池的使用條件,防止超過使用極限的情況。當(dāng)然,從倍率性能著手,也可以局部改善循環(huán)壽命。
2.正極材料的分解
作為正極材料的含鋰金屬氧化物,雖然具有足夠的穩(wěn)定性,但是在長期的使用過程中,仍然會不斷的分解,出現(xiàn)一些電化學(xué)惰性物質(zhì)(如Co3O4,Mn2O3等)以及一些可燃性氣體,破壞了電極間的容量平衡,造成容量的不可逆損失。
這種情況在過充電情況下尤為明顯,有時甚至?xí)l(fā)生劇烈的分解和氣體釋放,不但影響電池容量,還會造成嚴(yán)重的安全風(fēng)險。
除了嚴(yán)格限定電池的充電截止電壓之外,提高正極材料的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性,也是降低循環(huán)壽命下降速度的可行方法。
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