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锂电池为什么会衰减

2024-11-13 11:38 发布

锂电池的衰减原因主要包括:

1. 锂电池滥用:当电池的SOC(充电状态)超过120%,负极开始出现锂沉积,并且SEI膜(固体电解质界面膜)会变得更厚,导致阻抗增大并损失活性锂。如果继续过充,可能会导致锂电池热失控。高SOC下,电解液分解速率加快,石墨负极上会形成厚的沉积层,这些沉积层包含的锂会以沉淀形式存在。此外,大倍率充放电也会造成锂电池容量损失,因为正负极在充放电过程中会发生体积收缩和膨胀,充放电电流越大,这种变化越剧烈,应力越大,从而导致正负极颗粒更容易破裂或从集流体剥离,使得循环衰减加快。

解决办法:建议采取浅充浅放的方式使用锂电池,避免过度使用锂电池。

2. 温度因素:锂电池的使用环境和条件对其容量有显著影响,温度是影响锂电池寿命的关键因素之一。过高的温度或过低的温度都会降低活性锂离子含量,破坏电极材料结构,导致容量衰减。常规锂电池的工作温度范围为-20℃到60℃,但低于0℃时锂电池性能会下降,放电能力也会相应降低。锂电池在0℃到40℃之间的性能最佳,但在某些特殊环境中,锂电池可以在更高的温度下正常运行。

在低温条件下,电解液的粘度增大,离子传导速度变慢,与外电路电子迁移速度不匹配,电池出现严重极化,充放电容量急剧下降。低温充电时,从正极迁移过来的锂离子无法及时嵌入到负极的碳层中,而是在负极形成锂金属结晶,导致电池容量降低,长时间低温充电还会引发锂枝晶刺穿隔膜,造成短路。

解决办法:尽可能确保锂电池在正常温度下工作,以减少副反应的产生和极化作用。

锂电池在使用过程中,由于锂离子在运动过程中与电解液发生反应,导致锂离子有一定的损耗,因此锂电池的性能会随着充放电次数的增加而下降,这是锂电池衰减的一个正常现象。

影响锂电池容量衰减的因素包括正负极材料的结构破坏或失活、电解液的分解、锂电池的滥用等。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并不是单一的,一个方面的恶化可能会引发其他因素共同影响电池的容量、循环性能、能量密度等。通过上述因素的分析,我们可以采取针对性的方案减少容量损失,延长锂电池的使用寿命。

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