影响锂离子电池循环性能的因素

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影响锂离子电池循环性能的因素

影响锂离子电池循环性能的因素
循环性能对锂离子电池的重要程度无需多言,就宏观来讲,更长的循环寿命意味着更少的资源消耗,因而,影响锂离子电池循环性能的因素,下面由电池之都为大家讲解影响锂离子电池循环性能的因素:
影响锂离子电池循环性能的七大因素:
1、水分
过多的水分会与正负极活性物质发生副反应、破坏其结构进而影响循环,同时水分过多也不利于SEI膜的形成,但在痕量的水分难以除去的同时,痕量的水也可以一定程度上保证电芯的性能。
2、正负极压实
正负极压实过高,虽然可以提高电芯的能量密度,但是也会一定程度上降低材料的循环性能,从理论来分析,压实越大,相当于对材料的结构破坏越大,而材料的结构是保证锂离子电池可以循环使用的基础;此外,正负极压实较高的电芯难以保证较高的保液量,而保液量是电芯完成正常循环或更多次的循环的基础。
3、测试的客观条件
测试过程中的充放电倍率、截止电压、充电截止电流、测试中的过充过放、测试房温度、测试过程中的突然中断、测试点与电芯的接触内阻等外界因素,都会或多或少影响循环性能测试结果,另外,不同的材料对上述客观因素的敏感程度各不相同,统一测试标准并且了解共性及重要材料的特性应该就足够日常工作使用了。
4、负极过量
负极过量的原因除了需要考虑首次不可逆容量的影响和涂布膜密度偏差之外,对循环性能的影响也是一个考量,对于钴酸锂加石墨体系而言,负极石墨成为循环过程中的短板”一方较为常见,若负极过量不充足,电芯可能在循环前并不析锂,但是循环几百次后正极结构变化甚微但是负极结构被破坏严重而无法完全接收正极提供的锂离子从而析锂,造成容量过早下降。
5、涂布膜密度
单一变量的考虑膜密度对循环的影响几乎是一个不可能的任务,膜密度不一致要么带来容量的差异、要么是电芯卷绕或叠片层数的差异,对同型号同容量同材料的电芯而言,降低膜密度相当于增加一层或多层卷绕或叠片层数,对应增加的隔膜可以吸收更多的电解液以保证循环,考虑到更薄的膜密度可以增加电芯的倍率性能、极片及裸电芯的烘烤除水也会容易些,当然太薄的膜密度涂布时的误差可能更难控制,活性物质中的大颗粒也可能会对涂布、滚压造成负面影响,更多的层数意味着更多的箔材和隔膜,进而意味着更高的成本和更低的能量密度,所以,评估时也需要均衡考量。
6、材料种类
材料的选择是影响锂离子电池性能的第一要素,选择了循环性能较差的材料,工艺再合理、制成再完善,电芯的循环也必然无法保证;选择了较好的材料,即使后续制成有些许问题,循环性能也可能不会差的过于离谱,从材料角度来看,一个全电池的循环性能,是由正极与电解液匹配后的循环性能、负极与电解液匹配后的循环性能这两者中,较差的一者来决定的,材料的循环性能较差,一方面可能是在循环过程中晶体结构变化过快从而无法继续完成嵌锂脱锂,一方面可能是由于活性物质与对应电解液无法生成致密均匀的SEI膜造成活性物质与电解液过早发生副反应而使电解液过快消耗进而影响循环。在电芯设计时,若一极确认选用循环性能较差的材料,则另一极无需选择循环性能较好的材料,浪费。
7、电解液量
电解液量不足对循环产生影响主要有三个原因,一是注液量不足,二是虽然注液量充足但是老化时间不够或者正负极由于压实过高等原因造成的浸液不充分,三是随着循环电芯内部电解液被消耗完毕。第三点,正负极特别是负极与电解液的匹配性的微观表现为致密且稳定的SEI的形成,而右眼可见的表现,既为循环过程中电解液的消耗速度,不完整的SEI膜一方面无法有效阻止负极与电解液发生副反应从而消耗电解液,一方面在SEI膜有缺陷的部位会随着循环的进行而重新生成SEI膜从而消耗可逆锂源和电解液。不论是对循环成百甚至上千次的电芯还是对于几十次既跳水的电芯,若循环前电解液充足而循环后电解液已经消耗完毕,则增加电解液保有量很可能就可以一定程度上提高其循环性能。
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磷酸铁锂动力电池组结构工作原理及性能
磷酸铁锂动力电池是指用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池。 锂离子电池的正极材料主要有钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、三元锂电池材料、磷酸铁锂等。其中钴酸锂是目前绝大多数锂离子电池使用的正极材料。下面由电池之都为大家讲解磷酸铁锂动力电池组工作结构原理及性能:
磷酸铁锂动力电池组结构与工作原理:
磷酸铁锂动力电池的内部结构如图1所示。左边是橄榄石结构的.LiFePO4作为电池的正极,由铝箔与电池正极连接,中间是聚合物的隔膜,它把正极与负极隔开,但锂离子Li+可以通过而电子e-不能通过,右边是由碳(石墨)组成的电池负极,由铜箔与电池的负极连接。电池的上下端之间是电池的电解质,电池由金属外壳密闭封装。
磷酸铁锂动力电池在充电时,正极中的锂离子Li+通过聚合物隔膜向负极迁移;在放电过程中,负极中的锂离子Li+通过隔膜向正极迁移。锂离子电池就是因锂离子在充放电时来回迁移而命名的。
磷酸铁锂动力电池组主要性能:
磷酸铁锂动力电池的标称电压是3.2V、终止充电电压是3.6V、终止放电压是2.0V。由于各个生产厂家采用的正、负极材料、电解质材料的质量及工艺不同,其性能上会有些差异。例如同一种型号(同一种封装的标准电池),其电池的容量有较大差别(10%~20%)。
磷酸铁锂动力电池组主要性能如下:为了与其他可充电电池的相比较,也在表中列出其他种类可充电电池性能。这里要说明的是,不同工厂生产的磷酸铁锂动力电池组在各项性能参数上会有一些差别;另外,有一些电池性能未列入,如电池内阻、自放电率、充放电温度等。
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12V锂电池为什么广泛应用在便携式电子设备
12V锂电池比能量高,即同重量的锂电池提供的能量比其它电池高。锂电池的比能量一般为镍镉电池、镍氢电池的2~3倍。因此有利于便携式电子设备小型轻量化。下面由电池之都为大家讲解12V锂电池为什么广泛应用在便携式电子设备:
12V锂电池较好的润湿性有利于提高电池的充放电性能和容量.化学稳定性,隔膜在电解液中应当保持长久的稳定性,不与电解液和电极物质反应.热稳定性,温度升高的时候,隔膜应当保持原有的完整性和一定的力学性能.安全保护性能锂离子电池的安全性成为锂电池厂家的zui为重视的环节。
12V锂电池广泛应用在便携式电子设备中。而另一方面,锂电池因其能量密度高,使得难以确保电池的安全性。具体而言,在过充电状态下,电解质会被分解,使得电池内部的温度和压力上升;在过放电状态下,负极中的电解材料——铜会熔化而造成内部短路,使温度升高:在外部电路短路或放电电*章绪论3 流过大时,由于高内阻的特性,电池内部功率消耗增加,温度也会上升,可能引起电解液的氧化或分解,导致锂电池寿命缩短。除此之外,假若锂电池进行过度的放电,则会使电池内的电解液产生变化,可循环充电的次数会因此而减少,进而影响锂电池的使用寿命。
12V锂电池无记忆效应。镍镉电池、镍氢电池都有记忆效应,必须进行定期放电,否则就会因记忆效应导致电池失效。而锂电池无记忆效应,不必理会残余电量的多少,可直接进行充电。这样就使锂电池效能得到充分发挥。使用寿命长。锂电池采用碳负极,在充放电过程中碳负极不会生成金属锂,从而可以避免电池因内部金属锂短路而损坏。目前,锂电池的循环寿命可达 5000次以上,远远高于其它各类电池。
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