锂离子电池循环寿命影响因素及预测

发布者:admin    发布时间:2021-02-02    点击率:368

对于能量型电池,一般认为电池的可用容量衰减到初始容量的80%时,即为寿命终止。电池的寿命包括循环寿命和日历寿命,前者是指电池以一定的充放电制度进行循环至寿命终止时的循环次数, 后者是指电池在某个状态下存储至寿命终止时所需的时间。


锂电池在充放电过程中会发生很多复杂的物理及化学反应, 因此影响锂电池循环寿命的因素有很多。另一方面,循环寿命测试往往耗时长且成本高, 电池寿命的正确评估对锂电池的生产开发及电池健康管理系统有一定的指导作用。

一、循环寿命的影响因素

1电池材料的老化衰退

锂电池内部的材料主要包含正负极活性物质粘结剂导电剂集流体隔膜以及电解液锂电池在使用过程中这些材料会伴随着一定程度的衰退和老化唐致远等认为锰酸锂电池容量衰减因素有正极材料的溶解电极材料的相变化电解液分解界面膜的形成和集流体腐蚀等

Vetter等分别对电池的正极负极及电解液在循环中的变化机理进行了系统深入的分析作者认为负极SEI膜的形成和后续生长会伴随着活性锂的不可逆损失而且SEI膜并不具备真正的固体电解质功能除了锂离子以外其他物质的扩散和迁移会导致气体产生和颗粒破裂。 此外循环过程中材料体积的变化和金属锂的析出也会导致容量损失。 对正极材料老化衰退的影响
Aurbach等拆解了钴酸锂电池在25和40℃温度条件下循环后的正负极极片,SEM、XRD 和FTIR测试结果表明正负极活性材料均有损失。李杨等对循环6000次的磷酸铁锂动力电池的电性能进行分析,其容量保持率为84.87%,交流内阻上升18.25%,直流内阻上升 66%。作者将循环后的电池进行拆解,分别进行扣式电池性能测试和SEM分析,发现负极材料在循环后的性能衰减较快,并认为负极体积的膨胀、SEI膜的增厚是主要影响因素。
曲线下方为可充电区域,在此区域内充电,不会对电池造成伤害,如果充电电流超过此区域,极化加剧,不但不能提高充电效率,还会导致电池析气严重,缩短电池寿 命。目前在充电方法的研究方面,大多是基于马斯理论开展的,即让充电电流尽量接近该曲线。