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锂电池组循环寿命受哪些因素影响?

锂电池组循环寿命受哪些因素影响?

来源:
2021/03/13 11:40
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【摘要】:

  充放电循环是一个复杂的物理化学反应过程,其循环寿命受多种因素的影响。下面对影响锂电池组循环寿命的因素进行分析。

  1. 设计制造工艺

  材料的选择是电池设计中最重要的因素。不同的材料有不同的性能特点,开发的电池性能也不同。正负材料匹配良好的循环性能,电池的循环寿命长。一般来说,在设计和装配过程中,一般要求负极相对于正极的容量要过大。如果不过量,负极在充电过程中会析出锂,形成锂枝晶,从而影响安全性。负极相对于正极太多,正极可能会过度谵妄,造成结构崩溃。

单位体积或单位质量电池释放的能量量。
如果是单位体积,即体积能量密度(Wh/L),很多地方直接称为能量密度;
如果是单位质量,它是质量能量密度(Wh/kg),在许多地方也被称为双能。
如果锂电池重 300g,额定功率为 3.7V,容量为 10Ah,其比功率为 123 Wh/kg

  电解液的种类和注入的液体量也影响电池的寿命。锂电池组的制造工艺包括:正负配料、涂布、生产、缠绕、外壳、注液、密封、成型等。在电池制造工艺中,每一步的工艺流程都是非常严格的。任何过程没有得到很好的控制都可能影响电池循环的性能。

  2、锂电池材料老化下降

  锂电池组的充放电循环是锂离子通过电解液在正极和负极材料之间进行拆解和来回移动的过程。在锂电池组的循环过程中,除了正负极的氧化还原反应外,还有许多副反应。如果能将锂电池的副反应降低到一个较低的水平,使锂离子通过电解液始终平稳地在正极材料和负极材料之间往返,就可以增加锂电池的循环寿命。

  正负集电极的性能也会影响电池的容量和循环寿命。铝和铜常用作锂电池组正负电极的集电极材料。两者都是易腐蚀的金属材料。集电极被腐蚀后,钝化膜、附着力差、局部腐蚀(点蚀)、全腐蚀都会增加电池内阻,导致容量损失,放电效率降低。通过酸碱腐蚀和导电涂层可提高附着力和耐腐蚀性。

  3.充放电系统在循环过程中

  锂电池组的使用过程就是充放电循环的过程。充放电系统,如充放电电流的大小、充放电截止电压的选择以及充放电方式的采用,对锂电池的循环寿命也有非常重要的影响。盲目增加电池的工作电流,增加充电截止电压,降低放电截止电压,会降低锂电池组的性能。

  不同电化学系统的锂电池有不同的充放电截止电压。锂电池在充电过程中,超过充电截止电压就会发生过充。当锂电池过充时,来自正极的多余锂离子将沉积或嵌入负极。所沉积的活性锂容易与溶剂发生反应并放热,从而提高电池温度。当锂电池的放电电压低于放电截止电压时,就会发生过放电。

  在过放电的过程中,锂离子会从负极被过度去除,很难嵌入到下一个电荷中。锂电池在过放电后的循环中,放电容量和充放电效率大大降低。此外,锂电池在高电流条件下很可能熔化,设备部件也可能损坏。

 

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