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鋰離子電池循環(huán)壽命影響因素分析
隨著科技的發(fā)展和技術(shù)的成熟，鋰離子電池的應(yīng)用越來越廣泛。同時也引起了國內(nèi)大量資本和投資機(jī)構(gòu)的關(guān)注。鋰離子電池具有單體電壓高、相對質(zhì)量輕、對環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，但是經(jīng)過多個周期充放電循環(huán)后會出現(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)就相對較差。鋰離子電池的循環(huán)性能是衡量其質(zhì)量的重要指標(biāo)，許多關(guān)于鋰離子電池的標(biāo)準(zhǔn)都有循環(huán)壽命這一項目。
鋰離子電池充放電循環(huán)過程是一個復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)過程，其循環(huán)壽命影響因素是多方面的。一方面與電池本身的特性相關(guān)，例如設(shè)計、制造工藝和材料性能退化等；另一方面與使用過程中鋰離子電池受外界的影響有關(guān)，例如使用環(huán)境和充放電制度等。下面就對影響鋰離子電池循環(huán)壽命的因素進(jìn)行分析。
1、鋰離子電池結(jié)構(gòu)及原理簡介
鋰離子電池主要由正負(fù)極材料、電解液、隔膜、集流體和電池外殼組成，正負(fù)極材料由兩種不同的鋰離子嵌入化合物組成。充電時，鋰離子從正極上脫嵌下來通過電解液經(jīng)隔膜嵌入負(fù)極，放電時則相反。在鋰離子電池首次充放電過程中，負(fù)極和電解液的相界面上能夠形成一層鈍化膜。它在電極與電解液之間起到隔膜作用，是電子絕緣體卻是鋰離子的優(yōu)良導(dǎo)體，鋰離子可以經(jīng)過該鈍化層自由地嵌入和脫出，具有固體電解質(zhì)的特性，因此這層鈍化膜被稱為“固體電解質(zhì)界面膜”，簡稱SEI膜。
2、設(shè)計和制造工藝的影響
在電池設(shè)計過程中，材料的選擇是最重要的因素。不同的材料性能特性不同，所研發(fā)的電池性能也有差距。正負(fù)極材料匹配的循環(huán)性能好，電池的循環(huán)壽命才會長。在配料方面，要注意正、負(fù)材料的添加量。一般來說，設(shè)計裝配過程中一般要求負(fù)極容量相對正極過量一些，如果不過量，在充電過程中負(fù)極會析出鋰，形成鋰枝晶從而影響安全性。負(fù)極相對正極過量太多，正極可能過度脫鋰，造成結(jié)構(gòu)坍塌。
電解液在電池可逆容量的影響上也是十分重要的因素。電極材料脫、嵌鋰離子的過程始終是與電解液相互作用的過程，這種相互作用對電極材料的界面狀況和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化有重要影響。在與正負(fù)極材料相互作用的過程中電解液會損耗，另外在電池化成形成SEI膜和預(yù)充電時，也會消耗部分電解液，因此電解液的種類和注液量也影響著電池壽命。
鋰離子電池的制造工藝流程主要包括：正負(fù)極配料、涂布、制片、卷繞、入殼、注液、封口、化成等。在電池生產(chǎn)過程中，對每一步的流程都要求非常嚴(yán)格。任何一個流程沒有控制好都有可能影響電池循環(huán)性能。
在正負(fù)極配料過程中，應(yīng)注意粘結(jié)劑的添加量、攪拌速度、漿料的濃度、溫濕度，并保證物料能夠分散均勻。
鋰離子電池充放電循環(huán)過程是一個復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)過程，其循環(huán)壽命影響因素是多方面的。一方面與電池本身的特性相關(guān)，例如設(shè)計、制造工藝和材料性能退化等；另一方面與使用過程中鋰離子電池受外界的影響有關(guān)，例如使用環(huán)境和充放電制度等。下面就對影響鋰離子電池循環(huán)壽命的因素進(jìn)行分析。
1、鋰離子電池結(jié)構(gòu)及原理簡介
鋰離子電池主要由正負(fù)極材料、電解液、隔膜、集流體和電池外殼組成，正負(fù)極材料由兩種不同的鋰離子嵌入化合物組成。充電時，鋰離子從正極上脫嵌下來通過電解液經(jīng)隔膜嵌入負(fù)極，放電時則相反。在鋰離子電池首次充放電過程中，負(fù)極和電解液的相界面上能夠形成一層鈍化膜。它在電極與電解液之間起到隔膜作用，是電子絕緣體卻是鋰離子的優(yōu)良導(dǎo)體，鋰離子可以經(jīng)過該鈍化層自由地嵌入和脫出，具有固體電解質(zhì)的特性，因此這層鈍化膜被稱為“固體電解質(zhì)界面膜”，簡稱SEI膜。
2、設(shè)計和制造工藝的影響
在電池設(shè)計過程中，材料的選擇是最重要的因素。不同的材料性能特性不同，所研發(fā)的電池性能也有差距。正負(fù)極材料匹配的循環(huán)性能好，電池的循環(huán)壽命才會長。在配料方面，要注意正、負(fù)材料的添加量。一般來說，設(shè)計裝配過程中一般要求負(fù)極容量相對正極過量一些，如果不過量，在充電過程中負(fù)極會析出鋰，形成鋰枝晶從而影響安全性。負(fù)極相對正極過量太多，正極可能過度脫鋰，造成結(jié)構(gòu)坍塌。
電解液在電池可逆容量的影響上也是十分重要的因素。電極材料脫、嵌鋰離子的過程始終是與電解液相互作用的過程，這種相互作用對電極材料的界面狀況和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化有重要影響。在與正負(fù)極材料相互作用的過程中電解液會損耗，另外在電池化成形成SEI膜和預(yù)充電時，也會消耗部分電解液，因此電解液的種類和注液量也影響著電池壽命。
鋰離子電池的制造工藝流程主要包括：正負(fù)極配料、涂布、制片、卷繞、入殼、注液、封口、化成等。在電池生產(chǎn)過程中，對每一步的流程都要求非常嚴(yán)格。任何一個流程沒有控制好都有可能影響電池循環(huán)性能。
在正負(fù)極配料過程中，應(yīng)注意粘結(jié)劑的添加量、攪拌速度、漿料的濃度、溫濕度，并保證物料能夠分散均勻。
在涂布過程中，在保證電池高比能量前提下，合理控制正(負(fù))極涂覆量，適當(dāng)減小電極厚度有利于降低電池衰減速率。涂布后的極片還要用輥壓機(jī)進(jìn)一步壓實(shí)，合適的正極壓實(shí)密度可以增大電池的放電容量，減小內(nèi)阻，減小極化損失，延長電池的循環(huán)壽命。
鋰離子電池相關(guān)資料
鋰離子電池相關(guān)產(chǎn)品
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