鉅大LARGE | 點擊量:1804次 | 2018年04月28日
充電倍率對鋰離子電池衰降的影響作用
鋰離子電池在使用過程中隨著充放電次數(shù)的增加,容量逐漸降低,也就是我們所說的衰降,直觀的感受就是電量越來越不夠用了。好比我們的手機,剛剛買來的時候,充滿一次電能夠使用一整天,但是隨著我們使用可能充滿電就只能支撐半天的使用了,這就是鋰離子電池在使用中容量衰降了,這對于消費電子產(chǎn)品這種更新?lián)Q代的比較快的產(chǎn)品還比較好解決,在電池容量衰降過大之前,可能我們就已經(jīng)更換新的手機了,但是對于電動車這種使用壽命較長的耐用產(chǎn)品來說就不那么好解決了,一般來說汽車的使用壽命可達10年左右,這期間可能要進行1000次到2000次左右的充電(假設每隔一天進行一次充電),為了滿足消費者對電動汽車的使用需求,就必須對電動汽車的鋰離子電池的壽命提出一定的要求。
影響鋰離子電池壽命的影響因素很多,使用溫度、充放電電流、充放電截止電壓等因素都會影響鋰離子電池的衰降速度。造成鋰離子電池容量衰降的機理也可以分為三類:內(nèi)阻和極化增加、正負極活性物質(zhì)損失、Li損失,不同的外部因素對這三者的影響也各不相同。例如LiFePO4材料的電池一般來說具有非常好的循環(huán)性能,但是美國德州大學阿靈頓分校的DerekN.Wong等研究發(fā)現(xiàn)使用條件對其循環(huán)壽命有著重要的影響,當DerekN.Wong分別對26650型號的LiFePO4電池進行15C脈沖放電和15C連續(xù)放電,兩種放電制度對于LiFePO4電池具有完全不同的影響。15C脈沖放電的磷酸鐵鋰電池容量衰降非???,40次后就無法進行15C放電,但是仍然能夠進行1C放電,1C放電的衰降速率為6%/20次。而15C連續(xù)放電電池容量衰降較慢,60次以后仍然能夠進行15C放電,但是1C倍率的衰降速率要快于15C脈沖放電,達到14%/20次。機理研究顯示,15C脈沖放電的電池在負極的SEI膜中含有更多的LiF,而LiF對鋰離子擴散的阻礙更大,使得電池的Li+擴散阻抗和電荷交換阻抗迅速增加,從而使得電池在充放電過程中極化電壓過大,從而導致LiFePO4大電流放電能力迅速下降。
鋰離子電池的放電制度很大程度上依賴于使用者,好的放電制度對于有的使用者而言并不一定適用。但是充電制度則主要是設計者進行控制,因此對于充電制度對電池壽命衰降的影響的研究,能夠更好的指導我們對鋰離子電池的設計。北京交通大學的YangGao等針對不同的充電制度對鋰離子電池壽命衰降的影響,并研究了其作用機理,提出了鋰離子電池的壽命衰降模型。YangGao的研究顯示,當充電電流和截止電壓超過一定的數(shù)值時,鋰離子電池的衰降將被極大的加速,為了降低鋰離子電池的衰降速率,需要針對不同的體系,選擇合適的充放電電流和截止電壓。