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鋰離子電池循環壽命影響因素分析

點擊次數:   更新時間:23/08/10 16:30:08     來源:m.hexie2011.com關閉分    享:
  隨著科技的發展和技術的成熟,鋰離子電池的應用越來越廣泛。同時也引起了國內大量資本和投資機構的關注。鋰離子電池具有單體電壓高、相對質量輕、對環境友好等優點,但是經過多個周期充放電循環后會出現電池容量等性能下降的現象。相同條件下電池容量衰減的越快,電池品質就相對較差。鋰離子電池的循環性能是衡量其質量的重要指標,許多關于鋰離子電池的標準都有循環壽命這一項目。
  鋰離子電池充放電循環過程是一個復雜的物理化學反應過程,其循環壽命影響因素是多方面的。一方面與電池本身的特性相關,例如設計、制造工藝和材料性能退化等;另一方面與使用過程中鋰離子電池受外界的影響有關,例如使用環境和充放電制度等。下面就對影響鋰離子電池循環壽命的因素進行分析。
  1、鋰離子電池結構及原理簡介
  鋰離子電池主要由正負極材料、電解液、隔膜、集流體和電池外殼組成,正負極材料由兩種不同的鋰離子嵌入化合物組成。充電時,鋰離子從正極上脫嵌下來通過電解液經隔膜嵌入負極,放電時則相反。在鋰離子電池首次充放電過程中,負極和電解液的相界面上能夠形成一層鈍化膜。它在電極與電解液之間起到隔膜作用,是電子絕緣體卻是鋰離子的優良導體,鋰離子可以經過該鈍化層自由地嵌入和脫出,具有固體電解質的特性,因此這層鈍化膜被稱為“固體電解質界面膜”,簡稱SEI膜。
  2、設計和制造工藝的影響
  在電池設計過程中,材料的選擇是最重要的因素。不同的材料性能特性不同,所研發的電池性能也有差距。正負極材料匹配的循環性能好,電池的循環壽命才會長。在配料方面,要注意正、負材料的添加量。一般來說,設計裝配過程中一般要求負極容量相對正極過量一些,如果不過量,在充電過程中負極會析出鋰,形成鋰枝晶從而影響安全性。負極相對正極過量太多,正極可能過度脫鋰,造成結構坍塌。
  電解液在電池可逆容量的影響上也是十分重要的因素。電極材料脫、嵌鋰離子的過程始終是與電解液相互作用的過程,這種相互作用對電極材料的界面狀況和內部結構的變化有重要影響。在與正負極材料相互作用的過程中電解液會損耗,另外在電池化成形成SEI膜和預充電時,也會消耗部分電解液,因此電解液的種類和注液量也影響著電池壽命。
  鋰離子電池的制造工藝流程主要包括:正負極配料、涂布、制片、卷繞、入殼、注液、封口、化成等。在電池生產過程中,對每一步的流程都要求非常嚴格。任何一個流程沒有控制好都有可能影響電池循環性能。
  在正負極配料過程中,應注意粘結劑的添加量、攪拌速度、漿料的濃度、溫濕度,并保證物料能夠分散均勻。

  在涂布過程中,在保證電池高比能量前提下,合理控制正(負)極涂覆量,適當減小電極厚度有利于降低電池衰減速率。涂布后的極片還要用輥壓機進一步壓實,合適的正極壓實密度可以增大電池的放電容量,減小內阻,減小極化損失,延長電池的循環壽命。

鋰離子電池

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