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鋰電池包能量密度對(duì)其使用壽命的影響

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:633次  |  2019年03月27日  

在談及鋰電池包的時(shí)候,能量密度是經(jīng)常提到的量。能量密度是由電池的材料特性決定的,不同的材料影響著鋰電池包的使用壽命。

什么是能量密度?

能量密度(Energydensity)是指在單位一定的空間或質(zhì)量物質(zhì)中儲(chǔ)存能量的大小。電池的能量密度也就是電池平均單位體積或質(zhì)量所釋放出的電能。電池的能量密度一般分重量能量密度和體積能量密度兩個(gè)維度。

電池重量能量密度=電池容量×放電平臺(tái)/重量,基本單位為Wh/kg(瓦時(shí)/千克)

電池體積能量密度=電池容量×放電平臺(tái)/體積,基本單位為Wh/L(瓦時(shí)/升)

電池的能量密度越大,單位體積、或重量?jī)?nèi)存儲(chǔ)的電量越多。

鋰電池包使用壽命怎么算?

鋰電池包壽命是指電池在使用過一段時(shí)間后,容量衰減為標(biāo)稱容量(室溫25℃,標(biāo)準(zhǔn)大氣壓,且以0.2C放電的電池容量)的70%,即可認(rèn)為壽命終止。行業(yè)內(nèi)一般以鋰電池包滿充滿放的循環(huán)次數(shù)來計(jì)算循環(huán)壽命。在使用的過程中,鋰電池內(nèi)部會(huì)發(fā)生不可逆的電化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致容量下降,比如電解液的分解,活性材料的失活,正負(fù)極結(jié)構(gòu)的坍塌導(dǎo)致鋰離子嵌入和脫嵌的數(shù)量減少等等。

不同材料的鋰電池包使用循環(huán)壽命也是不同的,三元材料的鋰電池包循環(huán)次數(shù)約800次,磷酸鐵鋰電池包循環(huán)次數(shù)約2500次。正品電池和不良品電池循環(huán)次數(shù)是有區(qū)別的,正品電池按電池廠家規(guī)格書上的循環(huán)次數(shù)來設(shè)計(jì)生產(chǎn)的,而不良品電池循環(huán)次數(shù)有時(shí)可能邊50次都不到,所以大家要謹(jǐn)記去正規(guī)廠家購買,以防上當(dāng)受騙。

鋰電池包

是什么限制了鋰電池包的能量密度?

鋰電池包主要由正負(fù)極活性物質(zhì)、隔膜和殼體及結(jié)構(gòu)件等部分組成,其中真正能夠?yàn)殇囯姵匕峁┤萘康闹挥谢钚晕镔|(zhì),而現(xiàn)在的活性物質(zhì)比例并不高,因?yàn)檫€有許多不提供能量但卻是電池穩(wěn)定性必須的物質(zhì)存在。

結(jié)構(gòu)件等非活性材料的比重也會(huì)影響活性物質(zhì)所占整體鋰電池包的比例,比如鋼制外殼就會(huì)比鋁塑膜更重。

隔膜的厚度會(huì)占用電池內(nèi)部空間。目前常見的PP-PE-PP三層復(fù)合隔膜的厚度一般達(dá)到30um以上,達(dá)到正負(fù)極極片厚度的20%左右,這造成了嚴(yán)重的空間浪費(fèi)。

電解液的數(shù)量過多會(huì)影響鋰電池包的能量密度。電解液在鋰離子電池內(nèi)部起到的是一個(gè)媒介作用,正負(fù)極的Li+通過電解液進(jìn)行擴(kuò)散,因此電解液從理論上來講是一種“非消耗品”。

實(shí)際上由于在化成過程中SEI膜的形成導(dǎo)致電解液分解,以及在循環(huán)過程中SEI膜破壞和正極氧化等原因造成的電解液分解,導(dǎo)致電解液在實(shí)際上是持續(xù)消耗的,因此電池內(nèi)的電解液一般而言是過量的,這會(huì)導(dǎo)致鋰電池包比能量低。

鋰電池包能量密度對(duì)于其使用壽命的影響

鋰電池包的使用壽命受到眾多外部調(diào)節(jié)及內(nèi)部調(diào)節(jié)的共同影響,不管是工作環(huán)境溫度,或是充放電操作等都會(huì)影響鋰電池包的使用壽命。而能量密度是影響鋰電池包使用壽命的一個(gè)內(nèi)部因素,一個(gè)較為重要的因素。畢竟只有鋰電池包本身的能量密度夠高,才能讓電池的基礎(chǔ)使用壽命高,才能使其在使用時(shí),在受到外部和內(nèi)部因素影響時(shí)還能有著較為長(zhǎng)久的使用壽命。

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