鋰電池性能退化的原因,提升鋰離子電池性能的方法

來(lái)源：存能電氣  日期：2019-11-04 16:26  瀏覽量：次

　　鋰電池性能退化的原因，提升鋰離子電池性能的方法。眾所周知鋰離子電池會(huì)隨著每次充電而出現(xiàn)性能損耗，但這只是一種經(jīng)驗(yàn)之談，我們并沒(méi)有親眼看到電池電量的減少。下面由鋰電池廠(chǎng)家為你解析鋰電池性能退化的原因和提升鋰離子電池性能的方法。

　　鋰電池性能退化的原因

　　鋰電池的性能退化一方面是使用和老化的自然結(jié)果，另一方面則由于缺乏維護(hù)、苛刻的使用環(huán)境以及不良的充電操作等等加速其劣化。

　　1、高的自放電率

　　各種電池都存在自放電，但使用不當(dāng)會(huì)促使這種狀態(tài)的發(fā)展。自放電率呈漸近線(xiàn)規(guī)律，最高的放電率出現(xiàn)在剛充電之后，然后逐漸減小。

　　電池自放電的百分率可用電池分析儀加以測(cè)定，但此程序需要數(shù)小時(shí)。測(cè)得的電池內(nèi)阻?？煞从畴姵氐膬?nèi)阻是否過(guò)高。此參數(shù)可用阻抗計(jì)測(cè)量或用電池分析儀的歐姆測(cè)試程序。

　　2、電池的匹配

　　在以多個(gè)電池組成的電池組中，電池的匹配應(yīng)控制在±2.5%以?xún)?nèi)。在組成電池個(gè)數(shù)多的電池組中，以及需輸出大負(fù)載電流和在低溫下工作的電池組，需要更嚴(yán)格的鋰電池容差控制。在一個(gè)新的電池組中的各個(gè)電池如果稍有小的失配，在經(jīng)過(guò)數(shù)次充電循環(huán)后，將能互相平衡自行適應(yīng)。電池之間能否很好地平衡適應(yīng)，關(guān)系到電池組是否具有較長(zhǎng)的使用壽命。

　　優(yōu)質(zhì)電池比低質(zhì)量鋰電池的電容量更為一致也更為均衡。對(duì)高端大功率工具應(yīng)選用高質(zhì)量電池，因其在大負(fù)荷和極端的溫度環(huán)境下可有高的耐久性。雖付出高成本，然而其回報(bào)是電池組有更長(zhǎng)的壽命。

　　3、短路的電池

　　鋰電池生產(chǎn)廠(chǎng)商常常無(wú)法解釋當(dāng)電池還處于較新的狀態(tài)時(shí)，為何某些電池顯示出高的漏電率或者出現(xiàn)電氣短路。其可疑的原因是電池在制造過(guò)程中可能混入了外來(lái)顆粒雜質(zhì)。另一種是電極上的粗糙點(diǎn)造成對(duì)隔膜的損傷。因此對(duì)電池應(yīng)改善其制造過(guò)程，這可大大地減少電池的“早期失效率”。

　　深度放電造成鋰電池的極性反轉(zhuǎn)也會(huì)導(dǎo)致電池短路。如果鎳基電池在大電流放電至徹底放光時(shí)，這種狀態(tài)也可能出現(xiàn)。高的反向電流可造成永久性的電短路。另一種原因是由不可控的晶狀體的形成導(dǎo)致的隔膜損傷，這就是所謂的記憶效應(yīng)。

　　4、電解液的損耗

　　鋰電池雖然都是密封的，但在其使用壽命期間會(huì)損失一些電解液，特別是如果由于粗心不適當(dāng)充電產(chǎn)生過(guò)大的氣體壓力以致出現(xiàn)氣體排放。一旦出現(xiàn)氣體排放，在鎳基電池上的彈簧加壓的排氣密封墊可能難以完好地再封閉，從而造成密封墊周?chē)矸e起白色粉末，電解液的損耗最終將降低鋰電池容量。

　　提升鋰離子電池性能的方法

　　目前商用鋰離子電池所用的石墨負(fù)極在低溫條件下的實(shí)際容量較低。硬碳具有良好低溫儲(chǔ)鋰能力，可以有效改善電池的低溫性能。然而在電池化成過(guò)程中，硬碳負(fù)極界面形成的固態(tài)電極/電解質(zhì)界面膜會(huì)不可逆的消耗Li+，從而降低電池的實(shí)際容量和比能量。

　　石墨中引入鹵素轉(zhuǎn)換插層化學(xué)，創(chuàng)新研發(fā)復(fù)合電極，并將這一陰極與鈍化石墨陽(yáng)極相結(jié)合，打造出能達(dá)到4V的鋰離子水系全電池，能量密度為460Wh/kg，庫(kù)侖效率約為100%。電池基于負(fù)離子轉(zhuǎn)換-插層機(jī)制，結(jié)合高能量密度的轉(zhuǎn)換反應(yīng)，具有插層的優(yōu)良可逆性，提高水系電池的安全性。

　　鋰離子電池電解液中的溶劑混合物，包括一種溶解的鋰鹽，以及有機(jī)添加劑?？梢栽黾庸柝?fù)極的表面和整體穩(wěn)定性，改善長(zhǎng)期循環(huán)和使用壽命。這種新型化學(xué)物質(zhì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有可伸縮性，與現(xiàn)有電池技術(shù)完全兼容?！?/span>

　　具有超高容量的鋰離子電池有機(jī)正極材料——環(huán)己六酮，放電比容量可達(dá)902mAhg-1。此外，由于環(huán)己六酮在高極性的離子液體中的溶解度較低，使得其在離子液體基的電解液中具有較好的循環(huán)性能，組裝的電池體現(xiàn)高容量和長(zhǎng)循環(huán)壽命等特征。

　　鋰離子電池內(nèi)部的液體電解質(zhì)高度易燃，存在短路、起火風(fēng)險(xiǎn)，但5至10納米的氮化硼納米膜即可用作保護(hù)層，從而隔絕金屬鋰和電解質(zhì)之間的電接觸，氮化硼納米膜在化學(xué)上和機(jī)械上又對(duì)鋰穩(wěn)定，電子絕緣水平高，所以其可在較大程度上提高鋰離子電池安全性。

　　隨著科技的發(fā)展和技術(shù)的成熟，鋰離子電池的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。鋰離子電池具有單體電壓高、相對(duì)質(zhì)量輕、對(duì)環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，但是經(jīng)過(guò)多個(gè)周期充放電循環(huán)后會(huì)出現(xiàn)電池容量等性能下降的現(xiàn)象。相同條件下電池容量衰減的越快，電池品質(zhì)就相對(duì)較差。提高鋰離子電池的性能是衡量其質(zhì)量的重要指標(biāo)。