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三元锂离子电池容量衰减的重要原因是什么

钜大LARGE  |  点击量:739次  |  2021年02月03日  

三元锂离子电池是继镉镍电池、氢镍电池之后发展最快的二次电池。锂离子电池的应用很大程度取决于其充放电循环的稳定性,和其它二次电池相同,锂离子电池在循环过程中容量衰减是不可防止的。


大倍率充放电也会造成三元锂离子电池容量损失,这是因为正负极在充放电过程会发生体积收缩和膨胀,而充放电电流越大,收缩膨胀越剧烈,应力越大,从而正负极的颗粒在体积快速变化中更容易发生破裂或者从集流体剥离,导致循环衰减加快。


温度绝对是影响三元锂离子电池寿命的关键因素之一,过高的温度或过低的温度都会造成活性锂离子含量的降低,从而减少锂离子电池寿命。


影响三元锂离子电池容量衰减的本质是可脱嵌锂离子含量的降低,其因素重要是正负极材料的结构破坏或失活、电解液的分解、锂离子电池的滥用等等。电池的充放电过程是一个复杂的电化学过程,导致电池容量衰减的因素也不是单一的,并且一个方面的恶化有可能会引发其他因素来共同影响电池的容量、循环性能、能量密度等。


三元锂离子电池的理论寿命约为800次循环,在商业化的可充电锂离子电池中属于中等。磷酸铁锂离子电池约为2000次,而钛酸锂据说可以达到1万次循环。目前主流的电池厂家在其生产的三元电芯规格书中承诺大于500次(标准条件下充放电),但是电芯在配组做成锂离子电池包后,由于一致性问题,重要是电压和内阻不可能完全相同,其循环寿命大约为400次。厂家推荐SOC使用窗口为10%~90%,不建议进行深度充放电,不然会对电池的正负极结构造成不可逆的损伤,若是以浅充浅放来计算的话,循环寿命至少有1000次。


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