电池容量衰减的因素众多,主要可以从正极材料、负极材料、电解液、集流体、电池使用情况、外在条件等几个方面进行分析。
在正极材料方面,例如LiMn2O4,在充放电过程中会出现结构畸变,甚至颗粒破碎,影响电池容量。而LiCoO2由于Li过度脱出,导致层状结构混乱,同样会制约容量发挥。
在负极材料上,石墨电极表面与电解液反应生成的SEI膜过度生长,使得锂离子含量降低,而硅类负极由于巨大的体积膨胀,导致其循环性能差。
在电解液方面,LiPF6稳定性差,容易分解,使得可迁移Li+含量降低,同时,与痕量水反应生成的HF会对电池造成腐蚀。电解液的气密性不好,也会导致电解液变质,影响离子的传输性能。
在集流体方面,可能由于HF的腐蚀、充放电过程中析铜等问题,使得集流体与活性物质的结合力下降,导致活性物质剥离,从而影响电池容量。
在电池使用程度加深的情况下,电池容量会自然衰减,具体表现为锂离子沉积、电解液分解、活性物质溶解、电极材料相转变、SEI膜不断增长等现象。其中,正极材料的蜕变是主要原因之一,负极表面膜增厚导致锂离子扩散困难,也会加速容量衰减。
此外,不合理使用电池,如过充过放、温度过高过低等,都会加剧电池容量的衰减。
在外在条件方面,例如隔膜老化、电解液流失等,也会对电池容量产生影响。环境因素如高温存储、超快速充放等,也会导致电池容量衰减。
值得注意的是,动力电池的衰减还与整车设计、电池管理系统、使用年限、所处环境、驾驶习惯和充电方式等有关。车企可以通过提升电池容量密度、优化BMS等措施来减少衰减。不良的开车习惯和充电方式,如一直快充或满充满放,也会影响电池容量。
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