快趣直播免费版app下载 - 快趣直播app大全下载最新版本免费安装软件

動(dòng)力電池壽命衰減的內(nèi)部機(jī)理與外部因素

時(shí)間:2021-04-05 16:45來源:電化學(xué)能源 作者:Flyaway
點(diǎn)擊:
動(dòng)力鋰電池壽命衰減的內(nèi)部機(jī)理與外部因素
 
影響鋰離子電池壽命的內(nèi)部機(jī)理分析
 
       鋰離子電池是通過正常的化學(xué)反應(yīng)將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能,在理論情況下電池內(nèi)部發(fā)生的反應(yīng)就是正負(fù)極之間的氧化還原反應(yīng),根據(jù)該反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)離子的脫嵌產(chǎn)生電流,因此鋰離子濃度通常不會發(fā)生變化。但在實(shí)際電池循環(huán)中,鋰離子除了發(fā)生正常的反應(yīng)以外,還會發(fā)生許多的副反應(yīng),比如SEI膜的生成與生長、電解液的分解等。任何能夠產(chǎn)生鋰離子或者消耗鋰離子的反應(yīng)都將使得電池內(nèi)部的平衡破壞,一旦平衡改變,將會對電池產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。引起鋰離子電池容量下降和壽命衰減的電池內(nèi)部因素如下:
 
       1.正極材料的變化
 
       正極材料的溶解與結(jié)構(gòu)變化是引起正極材料變化的主要原因。隨著電池循環(huán)次數(shù)的增加,鋰離子不斷地在正極中脫嵌,導(dǎo)致正極材料的晶格體積會發(fā)生膨脹與收縮,使正極材料的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,降低了正極材料對鋰離子的脫嵌能力。而正極材料的溶解一般發(fā)生在深度放電的情況下。正極材料溶解會生成固態(tài)膜附著在正極材料的表面,阻礙了鋰離子的嵌入與脫出,這也會使得電池容量衰減。
 
       2.電解液分解
 
       正極一般會分解成不溶產(chǎn)物氟化鋰等,這些不溶產(chǎn)物會讓孔隙阻塞,消耗活性物質(zhì),衰減了電池容量。正極的分解電壓通常大于4.5V,所以電解質(zhì)在正極不容易分解,電解液在石墨層穩(wěn)定性不高,容易發(fā)生副反應(yīng),降低電池內(nèi)部鋰離子濃度,使電池容量衰減,在充電情況下電解液在負(fù)極容易發(fā)生還原反應(yīng),會引起電解液的分解和溶劑的減少,初次充放電時(shí)電池內(nèi)部會形成鈍化膜(SEI膜),防止電解液和負(fù)極的進(jìn)一步氧化,這些都會對電池的容量產(chǎn)生不利影響。
 
       3.SEI膜的生成與生長
 
       SEI膜形成于電池的初次充放電過程中,其形成會消耗掉一部分活性物質(zhì),SEI膜能夠保護(hù)電池負(fù)極,阻止了電解液和電池負(fù)極直接接觸反應(yīng),避免活性鋰的損失,從而增加電池的循環(huán)壽命。但是在后續(xù)的循環(huán)中,由于電極材料的不斷膨脹和收縮導(dǎo)致新的定位點(diǎn)暴露出來,SEI膜會隨著新定位點(diǎn)的暴露不斷生長,這會引起鋰離子的連續(xù)性損耗,宏觀表現(xiàn)就是容量下降。
 
       4.鋰枝晶的生成
 
       如果電池長期在高于其額定電流的電流下充電或者在低溫下充放電,其負(fù)極容易形成金屬鋰枝晶。這種金屬鋰枝晶容易刺穿隔膜,會讓電池正負(fù)極直接接觸從而引起電池內(nèi)部短路,這對電池是毀壞性的失效,并且鋰枝晶在電池短路之前也很難監(jiān)測到。
 
       5.非活性成分的影響
 
       隨著電池循環(huán)次數(shù)的增加,電池內(nèi)部會發(fā)生粘結(jié)劑的分解,這使得電池內(nèi)部活性物質(zhì)不斷脫落,讓參與正負(fù)電極反應(yīng)的活性物質(zhì)不斷減少,集流體在經(jīng)歷多次充放電循環(huán)后也會發(fā)生腐蝕,腐蝕產(chǎn)物會使得活性材料鈍化,讓電池內(nèi)阻不斷增大。鋰電池內(nèi)部的失效機(jī)理大多是由于鋰枝晶的生成、正極材料變化和電解液的分解等引起的,其中特別是鋰枝晶的生成容易造成短路從而引起電芯熱失控,控制不好則會造成電芯爆炸。
 
       鋰電池的失效研究說到底就是研究電池失效模式與機(jī)理,對電池進(jìn)行優(yōu)化,提高電池安全性。因此電池的失效研究不僅能夠?qū)?shí)際的生產(chǎn)和操作有著重要指導(dǎo)意義,也對提高電池壽命、電動(dòng)車輛的安全性和可靠性、降低電動(dòng)車使用成本有至關(guān)重要的意義。
 
影響鋰離子電池壽命的外部因素分析
 
       研究表明,影響鋰離子電池容量衰減與壽命衰減的外部因素包括溫度、充放電倍率等,這都是由使用者的使用條件與實(shí)際工況決定的。以下幾個(gè)影響電池老化的外部因素是最為普遍的。
 
       1.放電深度DOD
 
       放電深度指的是電池從滿狀態(tài)所放出的電量占電池額定容量的百分比。當(dāng)電池放電至截止電壓時(shí),電池放電率即為100%DOD,60%DOD是指電池在100%SOC~40%SOC之間。電池放電深度越大,放出的電量也越大。研究表明電池在DOD(20%~80%)的使用條件下電池在充放電過程中充放電交流內(nèi)阻增幅比較小,而深度放電將會增大電池內(nèi)阻,從而減少電池的使用壽命。
 
       2.過充
 
       電池在過充時(shí),負(fù)極鋰離子原本已經(jīng)達(dá)到了飽和,但是繼續(xù)嵌入鋰離子,會使鋰離子沉積于負(fù)極表面,阻塞了負(fù)極的多孔材料,讓鋰離子脫嵌更加困難,也降低了鋰離子在電池內(nèi)部的濃度,宏觀表現(xiàn)為電池容量的損失。過充將導(dǎo)致電池電壓升高,當(dāng)高于一個(gè)臨界值時(shí),電解液會氧化生成不溶物和氣體,不溶物將會堵塞多孔材料的孔隙,降低離子傳輸速率。一般通過設(shè)置充電截止電壓和充電截止電流來防止電池過充電。不管鎳氫電池還是鋰電池,當(dāng)過充電發(fā)生時(shí),電流轉(zhuǎn)換的熱能將會大量的散發(fā)出來,導(dǎo)致電池內(nèi)部眾多反應(yīng)的發(fā)生,如正負(fù)極和電解質(zhì)發(fā)生反應(yīng),這樣降低了鋰電池的最大電容量,當(dāng)熱量累積起來不容易散發(fā)的時(shí)候,甚至?xí)鹌鸹鸷捅ǖ仁录?/div>
 
       3.自放電
 
       鋰離子動(dòng)力電池會發(fā)生自放電,通常自放電所表現(xiàn)出來的就是電池的容量損失,大部分自放電是可逆的,但仍然存在不可逆的自放電。不可逆的自放電發(fā)生的原因很多,如鋰離子不可逆反應(yīng)造成的損失、電解液發(fā)生了氧化反應(yīng)生成的不溶物阻塞微孔造成內(nèi)阻增、SEI膜的增長等。諸如此類的化學(xué)反應(yīng)會降低電池內(nèi)部鋰離子濃度,進(jìn)而造成容量衰減。
 
       4.環(huán)境溫度
 
       鋰電池在過高或者過低的溫度下都會引起電池性能的變化。溫度過低會影響電池內(nèi)部電解液的活性,使得電池的充放電效率降低,溫度過高將會使得電池內(nèi)部的化學(xué)平衡體系遭到破壞,電池在高溫的情況下還會發(fā)生許多不可逆的副反應(yīng),使電池的電極結(jié)構(gòu)變形,降低了電池容量,同時(shí)也使電池循環(huán)次數(shù)減少。
 
       5.壓力
 
       壓力。為了方便鋰離子在電池內(nèi)部的擴(kuò)散,鋰電池的隔膜與正負(fù)電極通常具有多孔結(jié)構(gòu),而壓力會對多孔材料的孔隙率與迂曲度產(chǎn)生一定的影響,因此機(jī)械壓力會間接影響鋰離子在正負(fù)極與隔膜之間的擴(kuò)散速率,從而影響鋰電池的放電性能。若是沒有施加壓力電池將難以固定,但是施加的壓力過大又會讓負(fù)極石墨層間距變得過小,造成層間范德華力增大,鋰離子的嵌入阻力會增加,嵌入的鋰離子數(shù)量就相應(yīng)的變小,從而引起容量下降。因此對于電池壓力的研究是很有必要的。
 
       參考文獻(xiàn):
 
       曾云路。湖南大學(xué)。壓力對軟包鋰離子電池性能及壽命的影響研究
 
(責(zé)任編輯:子蕊)
文章標(biāo)簽: 動(dòng)力電池 電池壽命衰減
免責(zé)聲明:本文僅代表作者個(gè)人觀點(diǎn),與中國電池聯(lián)盟無關(guān)。其原創(chuàng)性以及文中陳述文字和內(nèi)容未經(jīng)本網(wǎng)證實(shí),對本文以及其中全部或者部分內(nèi)容、文字的真實(shí)性、完整性、及時(shí)性本站不作任何保證或承諾,請讀者僅作參考,并請自行核實(shí)相關(guān)內(nèi)容。
凡本網(wǎng)注明 “來源:XXX(非中國電池聯(lián)盟)”的作品,均轉(zhuǎn)載自其它媒體,轉(zhuǎn)載目的在于傳遞更多信息,并不代表本網(wǎng)贊同其觀點(diǎn)和對其真實(shí)性負(fù)責(zé)。
如因作品內(nèi)容、版權(quán)和其它問題需要同本網(wǎng)聯(lián)系的,請?jiān)谝恢軆?nèi)進(jìn)行,以便我們及時(shí)處理。
QQ:503204601
郵箱:[email protected]
猜你喜歡
  • 美國ION公司固態(tài)電池新突破:超125次循環(huán),容量衰減低于5%

    美國電池初創(chuàng)公司IONStorageSystems(ION)日前宣布,旗下Solid-State固態(tài)電池已成功實(shí)現(xiàn)超過125次循環(huán),性能容量衰減低于5%,為未來部署提供了超過1000次循環(huán)的潛力。 據(jù)介紹,ION是一家位于美國馬里蘭州的固態(tài)電池(SSB)制造商,其無陽極和無壓縮固態(tài)電池
    2024-03-11 22:56
  • 電池圈里,沒有共同富裕

    電池產(chǎn)業(yè)鏈上的貧富差異。
    2023-05-17 09:20
  • 鋰離子電池隔膜的主要性能參數(shù)有哪些?

    鋰電池隔膜 是 鋰離子電池 關(guān)鍵的內(nèi)層組件之一,其性能決定了 電池 的接口結(jié)構(gòu)、內(nèi)阻等,直接影響了電池的能量、循環(huán)以及安全性等特性,質(zhì)量較高的隔膜對提高 鋰電池 綜合性能起到重要的作用。那么,鋰離子電池隔膜主要性能參數(shù)有哪些呢? 1、厚度:對于消耗
    2023-01-24 18:18
  • 技術(shù)層面的鋰電好產(chǎn)品是否一定能幫公司業(yè)績兌現(xiàn)?

    因2022/Q3更換了工作賽道和方向的原因,使得有機(jī)會從過去十年一直在汽車及鋰電制造業(yè)田間地頭精耕細(xì)作的工作模式中抽身。 在過去將近半年的時(shí)間里,新的角色賦予在業(yè)務(wù)和市場前端工作的機(jī)會,可以用不同的視角來觀察鋰電行業(yè)的發(fā)展和變革,而不再僅僅停留在
    2023-01-24 18:16
  • 鋰電產(chǎn)業(yè)如何利用視覺檢測系統(tǒng)降本增效?

    導(dǎo)語: 機(jī)器視覺檢測已在鋰電池生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)中,為產(chǎn)品產(chǎn)量與質(zhì)量提供可靠保障。維視智造作為鋰電池視覺檢測系統(tǒng)提供商,為企業(yè)提供專業(yè)、系統(tǒng)、穩(wěn)定的鋰電行業(yè)解決方案,可保證0漏檢,確保安全生產(chǎn),全面提升生產(chǎn)效率。 一、鋰電池行業(yè)高速發(fā)展下隱藏的暗
    2023-01-24 18:11
  • 電動(dòng)車市場開啟降價(jià)潮, 問界與小鵬之后零跑跟風(fēng)!

    特斯拉降價(jià)之后對國內(nèi)友商的影響還在繼續(xù)發(fā)酵,此前已經(jīng)有問界汽車、小鵬汽車跟進(jìn)降價(jià),現(xiàn)在降價(jià)的陣營又多了一個(gè)選手零跑汽車。 零跑汽車此次降價(jià)的主要針對的車型是C01。 官網(wǎng)顯示,2023年1月17日,零跑正式推出C01車型新春籌禮限時(shí)優(yōu)惠購車政策。凡在2023
    2023-01-24 18:10
  • 震�?萍紨M3億元投建鋰電池鋁殼生產(chǎn)項(xiàng)目

    1月9日,震裕科技(300953.SZ)公布,公司擬在江西上饒投資建設(shè)鋰電池鋁殼生產(chǎn)項(xiàng)目(簡稱“江西上饒項(xiàng)目”),投資總額為人民幣3億元。
    2023-01-10 15:53
  • 簡述寧德時(shí)代的電池技術(shù)斷代

    在本次《世界新能源大會》中,寧德時(shí)代從整體和技術(shù)層面做出一些分享,有意思的地方,在于寧德時(shí)代電池技術(shù)如何斷代,以及如何給客戶分配技術(shù)的問題
    2022-09-06 09:32
  • 鉛酸、鎳鎘、鎳氫、鋰電池優(yōu)缺點(diǎn)對比

    鉛酸、鎳鎘、鎳氫、鋰電池優(yōu)缺點(diǎn)對比
    2022-06-21 08:42
  • 為廢舊電池開疆拓土!廢舊NCM與雙功能催化劑實(shí)現(xiàn)夢幻聯(lián)動(dòng)!

    NMC廢料轉(zhuǎn)化為高效的納米級NiMnCo基催化劑正極,不僅可以緩解環(huán)境污染,還可以顯著降低ZABs的成本,從而實(shí)現(xiàn)兩者的夢幻聯(lián)動(dòng)......
    2022-05-19 11:46
專題
相關(guān)新聞
  • 美國ION公司固態(tài)電池新突破:超125次循環(huán),容量衰減低于5%

    美國電池初創(chuàng)公司IONStorageSystems(ION)日前宣布,旗下Solid-State固態(tài)電池已成功實(shí)現(xiàn)超過125次循環(huán),性能容量衰減低于5%,為未來部署提供了超過1000次循環(huán)的潛力。 據(jù)介紹,ION是一家位于美國馬里蘭州的固態(tài)電池(SSB)制造商,其無陽極和無壓縮固態(tài)電池
    2024-03-11 22:56
  • 電池圈里,沒有共同富裕

    電池產(chǎn)業(yè)鏈上的貧富差異。
    2023-05-17 09:20
  • 鋰離子電池隔膜的主要性能參數(shù)有哪些?

    鋰電池隔膜 是 鋰離子電池 關(guān)鍵的內(nèi)層組件之一,其性能決定了 電池 的接口結(jié)構(gòu)、內(nèi)阻等,直接影響了電池的能量、循環(huán)以及安全性等特性,質(zhì)量較高的隔膜對提高 鋰電池 綜合性能起到重要的作用。那么,鋰離子電池隔膜主要性能參數(shù)有哪些呢? 1、厚度:對于消耗
    2023-01-24 18:18
  • 技術(shù)層面的鋰電好產(chǎn)品是否一定能幫公司業(yè)績兌現(xiàn)?

    因2022/Q3更換了工作賽道和方向的原因,使得有機(jī)會從過去十年一直在汽車及鋰電制造業(yè)田間地頭精耕細(xì)作的工作模式中抽身。 在過去將近半年的時(shí)間里,新的角色賦予在業(yè)務(wù)和市場前端工作的機(jī)會,可以用不同的視角來觀察鋰電行業(yè)的發(fā)展和變革,而不再僅僅停留在
    2023-01-24 18:16
  • 鋰電產(chǎn)業(yè)如何利用視覺檢測系統(tǒng)降本增效?

    導(dǎo)語: 機(jī)器視覺檢測已在鋰電池生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)中,為產(chǎn)品產(chǎn)量與質(zhì)量提供可靠保障。維視智造作為鋰電池視覺檢測系統(tǒng)提供商,為企業(yè)提供專業(yè)、系統(tǒng)、穩(wěn)定的鋰電行業(yè)解決方案,可保證0漏檢,確保安全生產(chǎn),全面提升生產(chǎn)效率。 一、鋰電池行業(yè)高速發(fā)展下隱藏的暗
    2023-01-24 18:11
  • 電動(dòng)車市場開啟降價(jià)潮, 問界與小鵬之后零跑跟風(fēng)!

    特斯拉降價(jià)之后對國內(nèi)友商的影響還在繼續(xù)發(fā)酵,此前已經(jīng)有問界汽車、小鵬汽車跟進(jìn)降價(jià),現(xiàn)在降價(jià)的陣營又多了一個(gè)選手零跑汽車。 零跑汽車此次降價(jià)的主要針對的車型是C01。 官網(wǎng)顯示,2023年1月17日,零跑正式推出C01車型新春籌禮限時(shí)優(yōu)惠購車政策。凡在2023
    2023-01-24 18:10
  • 震�?萍紨M3億元投建鋰電池鋁殼生產(chǎn)項(xiàng)目

    1月9日,震�?萍�(300953.SZ)公布,公司擬在江西上饒投資建設(shè)鋰電池鋁殼生產(chǎn)項(xiàng)目(簡稱“江西上饒項(xiàng)目”),投資總額為人民幣3億元。
    2023-01-10 15:53
  • 簡述寧德時(shí)代的電池技術(shù)斷代

    在本次《世界新能源大會》中,寧德時(shí)代從整體和技術(shù)層面做出一些分享,有意思的地方,在于寧德時(shí)代電池技術(shù)如何斷代,以及如何給客戶分配技術(shù)的問題
    2022-09-06 09:32
本月熱點(diǎn)
歡迎投稿
聯(lián)系人:王女士
Email:cbcu#cbcu.com.cn
發(fā)送郵件時(shí)用@替換#
電話:010-56284224
在線投稿
微信公眾號