鉅大LARGE | 點擊量:1969次 | 2020年12月18日
充電過程中電壓電流如何影響三元鋰離子電池壽命?
電壓和電流如何影響電池壽命?
一般我們常說三個元第一指NMC數據,還包括NCA信息的能力分層材料結構穩定性,因為Ni3+化學穩定性的影響比有限元素,因此充電NMC數據的過程中也會出現更多的李,新增容量的數據從一個更大的進步。
鋰離子電池能量密度的進步,傳統的鈷酸鋰材料逐漸取代三元信息容量更高,而三元材料分層結構類似于LCO,但相比之下,LCO三元材料的數據不僅在信息能力取得了很大的進步,熱穩定性明顯優于LCO信息。
一般我們常說三個元第一指NMC數據,還包括NCA信息的能力分層材料結構穩定性,因為Ni3+化學穩定性的影響比有限元素,因此充電NMC數據的過程中也會出現更多的李,新增容量的數據從一個更大的進步。
另一方面,氧化層狀陽極數據的結構穩定性也受到de-li量的影響,過量的de-li會導致數據層狀結構的崩潰。因此,為了保證NMC數據的結構穩定性,有必要對數據的充電截止電壓進行約束,保證數據的長期循環穩定性。
德國蒙斯特大學的JohannesKasnatscheew等人研究了充電系統對NCM111和NCM532(寶馬集團兩款)、NCM622和NCA(Customcell兩款)和NCM811(cedartechnology兩款)的循環壽命和結構穩定性的影響。
充電截止電壓的影響
NMC數據的去鋰量與充電截止電壓成正比。也就是說,充電截止電壓越高,NMC數據的去鋰量越大,數據結構越不穩定。下圖為不同充電截止電壓下NCM811數據的循環函數曲線。可以看出,經過改進的截止電壓后,數據容量有了明顯的提高,但數據下降的速度因此加快。
通過比較不同截止電壓下的循環數據發現,雖然在第五次放電時4.6v截止電壓的比容最高,但經過53次循環后,其容量迅速下降到低于4.5v和4.4v截止電壓下NMC111的容量。這說明只有充電截止電壓的進步,雖然數據的容量會有較大的進步,但會使數據的周期穩定性明顯下降,所以有必要根據電池的計劃壽命合理選擇充電截止電壓。
NMC111下面,NMC532、NMC622NMC811和NCA材料,根據不同的截止電壓循環53次,放電能量和放電率曲線,從圖可以看到,循環53次,放電能量密度不是電池的最高電壓,NMC811數據最高,在4.3V截止電壓獲得放電能量密度最高,NMC622NMC532,NCA數據獲得最高的充電截止電壓4.4V放電的能量密度,NMC111的數據在4.5v時獲得了最高的能量密度。
這只是53個周期后的數據。隨著循環次數的新增,截止電壓越高的數據下降速度越快。根據以上循環曲線的趨勢,當截止電壓最低時,放電能量密度最大。另外,從下圖可以看出,無論何種數據隨著充電截止電壓的新增而新增,都會導致容量下降的加速。特別是Ni含量較低的NMC111、NMC532和NMC622的數據受截止電壓的影響較大,說明Ni含量較低的數據結構穩定性較差。
環境溫度的影響
在鋰離子電池的實際應用中,還要考慮數據在高溫下的穩定性。JohannesKasnatscheew研究了NMC622、NMC811和NCA數據在室溫和60℃下的循環功能,結果如下圖所示。一般來說,溫度的提高可以改善電池的內部動態條件,以提高電池的功能,可以從電池容量60℃可以顯著,但高溫會出現某些影響的循環穩定性數據。
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