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鋰離子電池為何越來越不頂用了?

鉅大LARGE  |  點擊量:978次  |  2020年12月01日  

手機鋰離子電池弱雞,也就輸一局游戲而已,隔壁的電動汽車主可比你還要慘,買了不到兩年的車,滿電續航已經從400掉到300了,輕松賠到你顫抖。搞鋰離子電池都能得諾貝爾獎了,但是電池容量衰減為何還解決不了?


我們看到的鋰離子電池是這樣、這樣還有這樣的,但是要研究衰減的原因,我們把TA扒開還原出最基本的結構。在鋰離子電池中,基本結構由正負極、電解液、隔膜組成,正負極材料負責儲存釋放鋰離子,電解液運輸鋰離子,隔膜則是將正負極隔開,只允許鋰離子通過。


鋰離子電池放電時,石墨負極將內部儲存的鋰離子釋放到電解液中,負極這邊鋰離子濃度變大,這時鋰離子就會向濃度低的正極側移動,多余鋰離子被正極吸收,鋰離子電池內部再次恢復平衡。假如是充電,則過程相反。


理論上來說,只要一直重復這個過程,鋰離子電池就可以無限次使用。但現實是殘酷的,只要鋰離子電池開始充放電,正負極和電解液就會受刺激發生化學反應被消耗,正極破裂、負極坍塌、電解液分解,儲存和運輸鋰離子的物質變少,而且無法補充,鋰離子電池可用容量就減少了。容量衰減就像長皺紋,正常狀態下比較慢,我們更需警惕,什么時候會加速衰老。


鋰離子電池最適合的工作溫度是15-35℃,假如超出了這個溫度范圍,容量衰減會大幅加快。在北方的冬季,鋰離子電池溫度可以低至-10℃,而在夏季,氣溫和鋰離子電池發熱雙重用途,鋰離子電池溫度最高可以達到60℃。根據實驗報告證明,同一款磷酸鐵鋰離子電池,在55℃下持續工作,壽命只有25℃時的1/7,而在-10℃時,壽命只有1/10。


鋰離子電池本身就是一個消耗品,怕冷又怕熱,那我們在買電動汽車時,就得選給鋰離子電池裝空調的車型,這個裝置學名熱管理系統,假如還不確定,這幾個品牌的車型閉著眼選都是沒問題的。


除此之外,假如經常將鋰離子電池用得太光、充得太滿,也會大幅加快容量衰減,根據研究證明,目前的三元鋰離子電池,常溫狀態下前充淺放(10-90%的循環)的循環壽命,是滿充滿放(0-100%)的3倍以上。鋰離子電池又怕身體被掏空,那我們用車時,還有10%就去充電,充到90%就停,這樣鋰離子電池壽命也可以大幅延長。


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