影响锂离子电池循环性能的因素
2021-12-28
锂电池行业的每个人都要考虑锂离子电池的循环性能,更长的循环寿命意味着更少的资源消耗。那么是什么决定了锂离子电池的循环性能呢?
1.材料类型:
材料的选择是影响锂离子电池性能的首要因素。整个电池的循环性能是由阳极与电解液匹配后的循环性能和阴极与电解液匹配后的循环性能的优劣决定的。材料的循环性能差。一方面,可能是循环过程中晶体结构变化太快,无法继续嵌锂和脱锂。另一方面,可能是活性物质与相应的电解液不能形成致密均匀的SEI膜,导致活性物质与电解液过早发生副反应,电解液消耗过快,从而影响循环。在电池设计中,如果确定一极选择循环性能差的材料,另一极就不需要选择循环性能好的材料,这是一种浪费。
2.正负压实:
过高的正负极压实会提高电池单体的能量密度,但也会在一定程度上降低材料的循环性能。理论上,压实越大,对材料结构的破坏越大,材料的结构是保证锂离子电池可循环利用的基础。此外,正负极压紧度高的电池很难保证高的持液性,而持液性是电池完成正常循环或更多循环的基础。
3.水分:
过多的水分会引起正负活性物质的副反应,破坏其结构,进而影响循环。同时,过多的水分不利于SEI膜的形成。然而,虽然微量水很难去除,但微量水也能在一定程度上保证电池的性能。不幸的是,武文在这一领域的个人经验几乎为零,他不能说太多。如果你感兴趣,可以在论坛里搜索关于这个话题的信息,还是蛮多的。
4.涂膜密度:
用单一变量考虑膜密度对循环的影响几乎是不可能的。不一致的膜密度要么导致容量的差异,要么导致电池卷绕或层压层的差异。对于同型号、同容量、同材质的电池,降低膜密度相当于增加一层或多层绕组或叠片,相应增加隔膜可以吸收更多电解液,保证循环。考虑到较薄的膜密度可以提高电池的倍率性能,并且更容易通过烘烤极片和裸电池来去除水分,当然,膜密度太薄的涂覆过程中的误差可能更难控制,活性材料中的大颗粒也可能对涂覆和轧制产生负面影响,更多的层意味着更多的箔和隔板,这又意味着更高的成本和更低的能量密度。因此,评价也需要平衡。
5.负极过多:
除了第一不可逆容量和涂膜密度偏差的影响外,负极过量的原因也是对循环性能的影响。对于钴酸锂加石墨体系,负极石墨成为循环过程中的“短板”面是很常见的。如果负极过量不足,电池单体在循环前可能不会析出锂,但循环数百次后,正极结构变化不大,但负极结构严重受损,使其无法完全接受正极提供的锂离子析出锂,导致容量过早下降。
6.电解液量:
电解液不足对循环的影响主要有三个原因,一是注液不足,二是虽然注液充足,但老化时间不够,或者由于压实过高导致正负极浸液不足,三是循环电池内部电解液被消耗。无论是循环数百次甚至上千次的电池,还是潜水数十次的电池,如果循环前电解液充足,循环后已经消耗,增加电解液量很可能会在一定程度上改善循环性能。
7.测试的客观条件:
充放电速率、截止电压、充电截止电流、测试中的过充过放、测试室温度、测试突然中断、测试点与电池单体接触电阻等外部因素。,或多或少会影响循环性能的测试结果。此外,不同材料对上述客观因素的敏感性不同,日常工作中统一测试标准,了解重要材料的共性和特性就足够了。
和木桶原理一样,在影响电池循环性能的诸多因素中,最终的决定性因素是众多因素中最短的那块板。同时,这些影响因素也是相互影响的。在相同的材料和制造能力下,循环越高,能量密度越低。找到刚好符合客户需求的接头,尽量保证电芯制造的一致性,才是最重要的任务。
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