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鋰離子電池性能下降的原因有哪些?

2022-05-19

鋰離子電池

鋰離子電池的電解質與其它電池的有所不同,一般而言電解質是穩定的,但鋰離子電池是特殊的。在陽極上形成鈍化膜稱為固體電解質界面(SEI),其主要目的是將陰陽兩極隔開,但離子仍能通過。薄膜不僅能讓電池系統穩定,而且還能延長鋰離子電池的使用壽命,但會對電池的容量造成一定的影響,因為電解質氧化是在陰極上發生的,其會永久降低電池容量。

為了防止膜變得過于嚴格,添加劑與SEI層形成期間消耗的電解質混合。在進行評估時很難跟蹤它們的存在。這使得添加劑包括其成分和使用量,都成為了商業機密。添加劑為碳酸乙烯(VC),這種化學物質提高了鋰離子的循環壽命,特別是在高溫度的環境下,根據使用和壽命的不同,它具有較低的內阻。

對于大多數商用鋰離子電池,SEI層會在電池溫度為75-90°C(167-194°F)時分解。電池的類型和充電狀態(SoC)會影響在高溫下的擊穿。沒有適當的冷卻,可能會發生自熱行為,導致熱失控。對18650電池的實驗室測試表明,這種熱事件可能需要兩天才能完成。鋰離子電解質的可燃性也是一個問題,通過添加劑或開發非有機離子液體,已經進行了生產不可燃或降低可燃性電解質的實驗,研究了鋰離子在低溫下的調控。

液體電解質的干燥或緩慢轉化為固體形式是另一個老化事件,降低鋰離子的性能。電解質的流動性是另一個與電池所有化學物質有關的健康指標,因為電解質耗盡,鋰離子電池就會報廢。


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