鉅大LARGE | 點擊量:1669次 | 2020年10月14日
影響電池性能和壽命的外部因素重要有什么
1)溫度
溫度幾乎可以說是鋰離子電池最重要環境影響因素。鋰離子電池是電化學電源,其用途過程完全依靠電化學反應的能力,而溫度決定了絕大部分化學反應過程的活躍程度。早已有科學家對此作出了定量描述。Arrhenius方程給出了溫度與化學反應速率的方程式,認為化學反應速率與溫度之間成指數關系。
k為速率常數,R為摩爾氣體常量,T為熱力學溫度,Ea為表觀活化能,A為指前因子(也稱頻率因子)。
高溫,電化學反應活躍度新增,電池表現出更加良好的性能特點,比如放電能力增強,內阻減小等。向內看,高溫使得電池內部副反應加劇,電解液與正負極材料的反應消耗電極材料和鋰離子。這種電極材料和電解液的損失是永久的,會造成容量的衰減和內阻的上升。
低溫,與高溫相反,電池系統內部電化學活性降低,副反應水平降低,活性物質導電能力同樣降低。假如在低溫下大電流放電,電極材料由于無法達到負載要求勉力而為,會造成陰極材料結構破壞;低溫大電流充電,則可能出現陽極鍍鋰,枝晶生長問題。
2)電壓
充電過壓,是鋰離子電池非正常衰減的一個重要原因。下圖是一種三元鋰電芯的充電截止電壓與循環壽命的關系曲線,可以看到僅僅0.15V的電壓之差,給電池壽命帶來的影響。
循環壽命和充電截止電壓的關系
前文電解質部分提到,電解質都有自身確定的電壓窗口,超越這個窗口的極限值,電壓導致的電解液分解比例會大大新增。而過電壓充電,關于電池陽極來說,就是想要把過多的鋰離子塞進它那有限的小房間,小房間可能被擠爆,或者道路被卡死;而對陰極來說,過多的鋰離子都被驅使著離開陽極晶格結構,結構穩定性受到影響,造成局部坍塌。過量的鋰離子在陽極,無法嵌入,則會沉積在電極表面,形成危險的鍍鋰問題。
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