鉅大LARGE | 點擊量:1705次 | 2018年10月31日
使用環(huán)境對鋰電池的影響有什么?
隨著我國對節(jié)能環(huán)保的不斷提倡,越來越多的節(jié)能環(huán)保設(shè)備被研發(fā)出來。在電池市場,不管是動力型鋰電池或者儲能型電池,都已經(jīng)逐步被鋰電池所取代。相對于傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池來說,鋰電池具有充放電次數(shù)高(1000次,普通蓄電池300次),無記憶效應(yīng),能做到完全放電,使用壽命長,節(jié)能環(huán)保,重量輕(大約是鉛酸蓄電池的三分之一)等優(yōu)勢,即使價格要比傳統(tǒng)鉛酸蓄電池貴上不少,但也足以被使用壽命這項有點所彌補。
鋰離子電池的使用環(huán)境對其循環(huán)壽命影響也是非常重要的。其中,環(huán)境溫度是十分重要的因素。環(huán)境溫度過低或過高都會影響鋰電池的循環(huán)壽命。
小編研究了C/LiCoO2系鋰離子電池在-20℃條件下的充放電性能。結(jié)果顯示:電池的放電性能在低溫下變差,0.2C放電容量僅為常溫容量的77%,1C放電容量僅為0.2C放電容量的4%。低溫下恒壓充電時間增加,充電性能也明顯惡化。
鋰離子電池在低溫下放電容量減少的主要原因包括:電解液電導(dǎo)率變差、隔膜的潤濕和/或透過性變差、鋰離子的遷移速度變慢、電極/電解液界面上電荷轉(zhuǎn)移速率減緩等。另外,SEI膜的阻抗在低溫下會增大,使鋰離子通過電極/電解液界面的速度變慢。其中SEI膜的阻抗增加的原因是:鋰離子在低溫下從負極脫出較為容易,嵌入較為困難。充電時金屬鋰會出現(xiàn)并與電解液發(fā)生反應(yīng),形成新的SEI膜覆蓋在原來的SEI膜上,使電池的阻抗增大從而導(dǎo)致電池的容量下降。
對同批鋰電池分別在60℃和常溫下進行300次充放電循環(huán)實驗。初始階段,60℃條件下電池表現(xiàn)出較高的放電容量。但隨著循環(huán)的進行,電池容量衰減加快,循環(huán)穩(wěn)定性降低,后期甚至有電池發(fā)生鼓脹現(xiàn)象。高溫下鋰離子電池的充放電循環(huán)是不穩(wěn)定,高溫導(dǎo)致電池的電極電化學(xué)極化加劇和氣體的產(chǎn)生,造成鼓脹現(xiàn)象,同時電荷傳輸電阻增加,離子傳輸動力學(xué)性能降低。
目前鋰離子電池大多用LiPF6作為電解液,由于電解液的不純或微量水催化分解導(dǎo)電鹽,電解液中含有一定酸性物質(zhì)HF。HF會與SEI膜中的主要成分ROLi、ROCO2Li等發(fā)生反應(yīng),生成LiF沉積在負極表面。含有LiF的SEI膜會阻礙鋰離子的遷移。同時,產(chǎn)生的高阻抗物質(zhì)會使石墨顆粒之間絕緣隔離。隨著高溫充放電的進行,負極性能會逐漸惡化最終導(dǎo)致電池失效。
使用鋰離子電池的設(shè)備在運輸或正常工作的情況下,有可能會經(jīng)受振動、沖擊、碰撞等條件的考驗。某些鋰電池在與系統(tǒng)通信時進行充放電并根據(jù)一定頻率接收數(shù)據(jù)信息。設(shè)備振動時的頻率有可能對電池頻率產(chǎn)生干擾,從而引起芯片數(shù)據(jù)出錯或引發(fā)保護電路動作。強振動或沖擊下,鋰離子電池的極耳、外部的連線、接線柱、焊點等可能會折斷或脫落,電池極片上的活性物質(zhì)也可能剝落,這都會影響電池的壽命甚至產(chǎn)生危險的情況。