鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:251次 | 2023年11月01日
三元材料鋰電池組容量衰退的原因詳解
三元鋰離子電池組重要是通過內(nèi)部電極氧化反應(yīng),將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的,鋰離子電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)由電池的正極和負(fù)極材料以及電解液所構(gòu)成的,當(dāng)電池反復(fù)的充放電的時(shí)候,電池內(nèi)部的電機(jī)會使電池本體材料電極會出現(xiàn)晶體,引起電池內(nèi)部導(dǎo)電性能下降,也就是鋰離子的活性出現(xiàn)了下降,那么從而就會導(dǎo)致它的阻值新增,最后會影響到鋰離子電池容量的衰減,其實(shí),從實(shí)際的環(huán)境來看的話,影響到電池衰退,有充放電的電壓,甚至是包括電池的充放電的功率以及環(huán)境的溫度。
目前,新能源汽車電池重要使用的是三元鋰離子電池組,那么關(guān)于三元鋰離子電池組來腳最大的點(diǎn)就是會怕環(huán)境的高溫,從而會影響到它的使用的壽命,當(dāng)然了,這個(gè)也會影響到能量密度,正在電動(dòng)汽車做功的功率上面來講,出現(xiàn)電池衰退重要是由于車輛在使用的過程當(dāng)中,為滿足不同的駕駛工況而采用不同的充放電倍率,充放電倍率越大,電池容量衰減的越快,其實(shí)也重要就是由于材料的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的改變,使得其內(nèi)部的離子擴(kuò)散變得相對來說比較困難。
關(guān)于電池來講,內(nèi)阻不一致的話,就會是他內(nèi)部的電流電壓分配不均勻,從而會導(dǎo)致局部的單個(gè)電池出現(xiàn)欠壓的一種情況,綜合來看的話,影響動(dòng)力鋰離子電池組壽命的因素,其實(shí)還是非常多的,當(dāng)然各種因素也都是相互影響著。
首先,假如該電池是磷酸鐵鋰離子電池組的話,這種情況就屬于比較正常的了,因?yàn)榱姿徼F鋰離子電池正極材料的原因,其導(dǎo)電性本身就比同類型的鋰離子電池要低一點(diǎn),所以在使用的時(shí)候,磷酸鐵鋰離子電池組中的單節(jié)磷酸鐵鋰離子電池難免會出現(xiàn)不工作一致的現(xiàn)象。
鋰離子電池組所使用的鋰離子電池保護(hù)板工藝以及質(zhì)量太過差勁,其設(shè)置的保護(hù)參數(shù)不能準(zhǔn)確定位,導(dǎo)致鋰離子電池組的過充保護(hù)以及過放保護(hù)都不是很完善,所以長期使用導(dǎo)致鋰離子電池組的性能大幅度下降也是常理之中。當(dāng)然還有一些原因也可能導(dǎo)致鋰離子電池組性能的下降,但是以上兩種是最為常見的兩種情況,其他原因就不在此一一列舉。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
目前的鋰離子動(dòng)力鋰電池的衰退也是不可防止的情況,隨著對動(dòng)力鋰電池的技術(shù)不斷的提高,解決電池容量衰退的相關(guān)問題用以延長動(dòng)力鋰電池的使用壽命顯得十分重要。當(dāng)然,這對電動(dòng)汽車的發(fā)展來說也是至關(guān)重要的。
三元材料鋰離子電池容量的衰減原因
一、正極材料的結(jié)構(gòu)變化
正極材料是鋰離子的重要來源,當(dāng)鋰離子從正極中脫出時(shí)候,為了維持材料電中性狀態(tài),金屬元素必然會被氧化到達(dá)一個(gè)高的氧化態(tài),這里就伴隨了組分的轉(zhuǎn)變。組分的轉(zhuǎn)變?nèi)菀讓?dǎo)致相轉(zhuǎn)移和體相結(jié)構(gòu)的變化。電極材料相轉(zhuǎn)變可以引起晶格參數(shù)的變化及晶格失配,由此出現(xiàn)的誘導(dǎo)應(yīng)力引起晶粒的破碎,并引發(fā)裂紋的傳播,造成材料的結(jié)構(gòu)發(fā)生機(jī)械破壞,從而引起電化學(xué)性能衰減。
二、負(fù)極材料結(jié)構(gòu)
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測繪、無人設(shè)備
商業(yè)化鋰離子電池組常用的負(fù)極材料有碳材料、鈦酸鋰等,本文以典型負(fù)極石墨進(jìn)行分析。鋰離子電池容量的衰減第一次發(fā)生于化成階段,在這個(gè)階段會在負(fù)極表面形成SEI,消耗部分鋰離子。
三、電解液的氧化分解與界面反應(yīng)
電解液的性質(zhì)顯著影響鋰離子電池的比容量、壽命、倍率充放電性能、工作溫度范圍以及安全性能等。電解液重要包括溶劑、電解質(zhì)和添加劑三個(gè)部分。溶劑的分解、電解質(zhì)的分解都會導(dǎo)致電池容量的損失。電解液的分解和副反應(yīng)是鋰離子電池組容量衰減的重要因素,無論采用何種正負(fù)極材料、何種工藝,隨著鋰離子電池循環(huán)使用,電解液的分解及與正負(fù)極材料間發(fā)生的界面反應(yīng)都會造成容量的衰減。
此外,大倍率充放電也會造成鋰離子電池組容量損失,這是因?yàn)檎?fù)極在充放電過程會發(fā)生體積收縮和膨脹,而充放電電流越大,收縮膨脹越劇烈,應(yīng)力越大,從而正負(fù)極的顆粒在體積快速變化中更容易發(fā)生破裂或者從集流體剝離,導(dǎo)致循環(huán)衰減加快。
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