【经验】解析锂离子电池容量衰减的七大原因
受电动汽车市场火热程度的影响，锂离子电池作为电动汽车的核心部件之一，其受重视程度不言而喻。人们致力于开发出一种长寿命、高功率、安全性好的锂离子电池。其中，锂离子电池容量的衰减问题是非常值得大家去关注的，只有充分了解锂离子电池的衰减原因或机理，才能够对症下药，去解决该问题，那锂离子电池容量为何会衰减呢？本文中格瑞普将为大家解答。
锂离子电池容量衰减的原因有哪些
1、正极材料
LiCoO2是常用的正极材料之一（3C类应用广泛，动力电池基本上搭载的是三元和磷酸铁锂）。T.Osaka等人利用EIS研究了LiCoO2电池，认为循环过程中的容量衰减来自于正极阻抗的增加和负极容量的损失。刘文刚等人研究18650型号的LiCoO2体系的电池后发现，随着循环次数的增加，活性锂离子的损失对容量衰减的贡献增大。循环200次后，LiCoO2没有发生相变，而是层状结构发生变化，导致Li+脱嵌困难。
LiFePO4的结构稳定性好，但正极中的Fe3+溶解后在石墨负极上还原成Fe金属，导致阳极极化增大。一般通过LiFePO4颗粒的包覆或电解液的选择来阻止Fe3+溶解。
NCM三元材料
（1）过渡金属氧化物正极材料中的过渡金属离子易在高温下溶解，从而游离在电解液中或者沉积在负极侧造成容量衰减；
（2）当电压高于4.4V vs. Li+/Li时，三元材料的结构变化导致容量的衰减；
（3）Li-Ni混排，导致Li+通道的阻塞。
LiMnO4导致LiMnO4基锂离子电池容量衰减的原因主要有以下几种：
（1）不可逆的相变或结构变化，如Jahn-Teller畸变；
（2）Mn溶解在电解液中（电解液中HF的存在），发生歧化反应，或在负极还原。
2、负极材料
（1）石墨负极侧析锂的产生（部分锂变成“死锂”或者生成锂枝晶），低温下，锂离子扩散变慢容易导致析锂，N/P比过低，析锂也容易发生；
（2）负极侧SEI膜的反复破坏与生长，导致锂的损耗和极化的增加。
硅基负极在反复的嵌锂/脱锂的过程中，很容易导致体积的膨胀，使硅颗粒产生裂纹失效。所以对于硅负极，找到抑制其体积膨胀的方法尤为关键。
3、电解液
电解液导致锂离子电池容量衰减的因素包括：
（1）溶剂和电解质的分解（严重的会导致产气等失效或安全问题发生），对于有机溶剂，当氧化电位大于5V vs.Li+/Li或还原电位低于0.8V时（不同电解液分解电压不同），容易分解。对于电解质（如：LiPF6），在较高温度下（超过55℃），由于稳定性差而容易发生分解；
（2）随着循环次数的增加，电解液与正负极的反应增加，使得传质能力减弱。
4、隔膜
隔膜可以阻隔电子，满足离子的传输。但当电解液的分解产物等阻塞了隔膜孔，或高温下隔膜收缩，或隔膜老化等均会导致隔膜传输Li+的能力下降。此外，锂枝晶的形成刺穿隔膜导致内短路是其失效的主要原因。
5、集流体
集流体导致的容量损失原因一般为集流体的腐蚀。铜因为在高电位下易氧化，所以作为负极集流体，而铝在低电位下容易与锂形成锂铝合金而作为正极集流体。在低压情况下（低至1.5V及以下，过放电），铜在电解液中氧化成Cu2+后沉积在负极表面，阻碍锂的脱嵌，造成容量衰减。而在正极侧，电池过充电造成铝集流体点蚀，从而导致内阻增加，容量衰减。
6、充放电因素
充放电倍率充放电倍率过大会导致锂离子电池容量衰减加快。充放电倍率增大，意味着电池的极化阻抗也在相应增加，导致容量下降。此外，高倍率下充放电产生的扩散诱导应力导致正极活性材料损失，电池老化速度加快。
过充和过放电池过充情况下，负极容易析锂，正极过度脱锂机构坍塌，电解液氧化分解（副产物和产气的发生）加快。电池过放时，铜箔容易溶解（阻碍锂的脱嵌，或直接生成铜枝晶），导致容量的衰减或电池失效。
充电策略研究表明，当充电截止电压为4V时，适当降低充电截止电压（如：3.95V），可提高电池的循环寿命。也有研究表明，对电池快充至100%SOC比快充至80%SOC衰减更快。此外，Li等人发现，脉冲虽然可以提高充电效率，但电池内阻会明显上升，负极活性材料损失严重。
7、温度
温度对锂离子电池容量影响也是非常重要的。在较高温度下长时间工作时，电池内部副反应增多（如电解液的分解），导致容量的不可逆损失。在较低温度下长时间工作时，电池总阻抗增加（电解液电导率下降，SEI阻抗增加，电化学反应速率降低），电池析锂现象容易发生。
- |
- +1 赞 0
- 收藏
- 评论 0
本文由犀牛先生转载自格瑞普官网，原文标题为:锂离子电池容量衰减的原因有哪些？，本站所有转载文章系出于传递更多信息之目的，且明确注明来源，不希望被转载的媒体或个人可与我们联系，我们将立即进行删除处理。
相关推荐
LFP磷酸铁锂电池和NMC三元锂电池有什么区别？
LFP电池是指磷酸铁锂电池(Lithium Iron Phosphate Battery)的简称。它是一种新型的锂离子电池，由锂离子电池的一种，具有高能量密度、长寿命、安全性好等特点，被广泛应用于电动汽车、储能系统、电动工具等领域，既然如此，那LFP磷酸铁锂电池和NMC三元锂电池的区别有哪些呢？
设计经验 发布时间 : 2023-11-10
介绍锂离子电池隔膜生产工艺
锂离子电池隔膜使用的基体材料是聚烯烃，聚烯烃具有优异的力学性能、化学稳定性和相对廉价的特点。隔膜基体材料主要包括聚丙烯、聚乙烯材料和添加剂。隔膜所采用基体材料对隔膜力学性能以及与电解液的浸润度有直接的联系。本文中盛恩来给大家介绍锂离子电池隔膜生产工艺，希望对各位工程师有所帮助。
设计经验 发布时间 : 2024-08-24
【经验】锂电池和聚合物电池哪个更好
锂电池的分类有很多，三元材料、磷酸铁锂材料、锂离子、锰酸铁、聚合物锂电池等种类，那么锂电池好还是聚合物电池好呢?本文格瑞普为您进行介绍。
设计经验 发布时间 : 2022-07-21
【技术】磷酸铁锂离子电池和三元锂离子电池对比哪个好?
新能源汽车市场上，锂离子电池常见的是磷酸铁锂离子电池和三元锂离子电池，而目前市场上磷酸铁锂电池已经反超三元锂电池，既然这样，那磷酸铁锂离子电池和三元锂离子电池对哪个好呢？本文格瑞普将为你介绍。
技术探讨 发布时间 : 2023-04-18
解析锂电池与磷酸铁锂电池的优缺点及其区别
锂电池是诸多电池类型之一，大家对于生活中的锂电池或多或少有所了解，但是，您对磷酸铁锂电池了解吗，磷酸铁锂电池与锂电池有什么区别您是否知道呢，今天就由格瑞普带大家了解一下锂电池与磷酸铁锂电池有什么区别?
厂牌及品类 发布时间 : 2022-01-19
解析导热相变材料在锂电池热管理中的应用
随着电动汽车和储能技术的快速发展，锂离子电池作为其核心动力源，其性能和安全性愈发受到关注。电池的热管理是影响其整体性能、循环寿命及安全性的关键因素。近年来，导热相变材料（PCM）在锂电池热管理中的应用日益广泛，为提升电池性能、延长使用寿命提供了有效解决方案。本文Ziitek来为大家介绍导热相变材料的特性及其在锂电池热管理中的应用，希望对各位工程师朋友有所帮助。
技术探讨 发布时间 : 2024-09-13
【技术】铝离子电池和锂离子电池哪个更好？
随着电子产品的日益普及，电池的种类也越来越丰富。铝离子电池和锂离子电池是目前市面上比较受欢迎的两种电池。那么铝离子电池和锂离子电池哪个更好呢？本文格瑞普为大家讲解两者的区别。
技术探讨 发布时间 : 2023-06-27
【技术】一文介绍钛酸锂电池及其优缺点
钛酸锂电池作为新型锂电池，与传统的磷酸铁锂电池、三元锂电池相比，具有独特的优缺点，今天格瑞普电池就带大家来一起了解一下什么是钛酸锂电池,钛酸锂电池优缺点有哪些？钛酸锂电池(简称LTO电池)是一种特殊类型的锂离子电池。
技术探讨 发布时间 : 2023-08-09
瓦克展示可提高锂离子电池安全性的有机硅材料ELASTOSIL® CM 181/185有机硅封装材料
2024年06月18日总部位于慕尼黑的瓦克化学集团在本年度欧洲电池展(Battery Show Europe)上展示供电池技术及电动汽车使用的特选有机硅产品，重点推出ELASTOSIL® CM 181有机硅封装材料，以及首次在展会亮相的ELASTOSIL® CM 185新开发产品。
产品 发布时间 : 2024-08-30
【应用】功率场效应管DI110N04PQ-AQ用于驱动电动汽车冷却泵，最高结温达175℃
DIOTEC QFN5x6功率封装的功率场效应管DI110N04PQ-AQ适用于液体冷却泵的直流电机驱动，由于最高结温为175℃，因此具有高可靠性。不同的制造商已正在利用这组件来模拟和开发发相应的控制和动力单单元、控制车辆冷却液和发动机舱流量等功能。
应用方案 发布时间 : 2023-07-13
2023年国内电动车磷酸铁锂电池生产厂家品牌排名
2023年，中国电动车磷酸铁锂电池市场持续繁荣，各大电池生产厂家纷纷加大研发和生产力度，以适应不断增长发生了较大变化。本文将为您详细解析2023年中国电动车磷酸铁锂电池生产厂家品牌排名。
行业资讯 发布时间 : 2024-01-08
锂离子电池离子的运动方向
锂离子电池以含锂的化合物作正极的锂电池，在充放电过程中，没有金属锂存在，只有锂离子，这就是锂离子电池。当对电池进行充电时，电池的正极上有锂离子生成，生成的锂离子经过电解液运动到负极。
设计经验 发布时间 : 2024-07-25
【技术】详解车用锂电池的类型、区别以及哪种车用锂电池类型更适合长途行驶
车用锂电池是一种采用锂金属或锂化合物为正极材料、有机电解质为电池液的单次使用电池，适用于交通工具的动力供应,与传统的铅酸蓄电池相比，车用锂电池具有更轻盈的重量、更长的寿命、更高的能量密度和更大的耐温性，在新能源汽车、混合动力汽车及电动自行车等领域具有广阔的应用前景。
技术探讨 发布时间 : 2023-10-02
【技术】解析固态电池和锂电池的区别
目前电动车、储能系统使用的大多是锂离子电池，虽然它们能量密度高、充电速度快，却有安全性等问题。因此，产业界正积极开发固态电池，期待它能取代传统的锂离子电池，那固态电池和锂电池有什么区别呢?本文格瑞普将主要解析两者的区别。
技术探讨 发布时间 : 2022-02-03
聚合物锂离子电池充电激活过程和注意事项
关于聚合物锂离子电池是否激活的问题一直都存在争议。专家说过：一般化成过程中需要一段时间的小电流充放，为了电极表面SEI膜的形成，这个当然是普通用户的充电器无法完成的，如果真的有激活这种说法，那么这么重要的过程，生产商怎么可能交给用户自己完成呢？
技术探讨 发布时间 : 2024-07-24
电子商城
品牌：至诚微
品类：Highly integrated synchronous boost charger IC
价格：￥1.9200
现货： 10,000
品牌：至诚微
品类：Highly integrated synchronous boost charger IC
价格：￥1.2941
现货： 10,000
现货市场
服务
可自由定制电池形状，锂离子聚合物/磷酸铁锂成分，放电倍率Max. 50C （持续放电倍率） / 150C （脉冲放电倍率），充电倍率：Max. 5，厚度可达0.5mm。
最小起订量： 5000 提交需求>
提供7~27寸工控机定制，支持嵌⼊式/ 壁挂式 /桌⾯式/悬挂式等安装方式，采用纯平⾯板IP65防尘防⽔等级，莫⽒7级硬度触摸屏，兼容多种操作系统：组态软件/安卓/XP/win7/8/10/Linux等，支持主板、接⼝、外观、⽀架、刷卡器、⾝份证阅读器、LOGO、⻨克⻛、系统、电池、蓝⽛、4G/5G、摄像头、GPS系统、⼆维码扫描器、指纹等特殊应⽤场景定制
最小起订量： 1台 提交需求>
授权代理品牌：集成电路
授权代理品牌：分立元件
授权代理品牌：接插件及结构件
授权代理品牌：部件、组件及配件
授权代理品牌：电源及模块
授权代理品牌：电子材料
授权代理品牌：仪器仪表及测试配组件
授权代理品牌：电工工具及材料
授权代理品牌：机械电子元件
授权代理品牌：加工与定制
我要提问
登录 | 立即注册
提交评论