浅谈锂离子电池的寿命问题

       锂电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。1912年锂金属电池最早由GilbertN.Lewis提出并研究。20世纪70年代时,M.S.Whittingham提出并开始研究锂离子电池。由于锂金属的化学特性非常活泼,使得锂金属的加工、保存、使用,对环境要求非常高。所以,锂电池长期没有得到应用。随着科学技术的发展,现在锂电池已经成为了主流。锂电池大致可分为两类:锂金属电池和锂离子电池。锂离子电池不含有金属态的锂,并且是可以充电的。可充电电池的第五代产品锂金属电池在1996年诞生,其安全性、比容量、自放电率和性能价格比均优于锂离子电池。
      随着电动汽车的大规模推广运行,电动汽车市场化越来越明显,消费者对电动汽车的关注点大部分聚焦在动力方面。电池的寿命包括循环寿命和日历寿命,现有标准针对常规寿命和循环寿命给出了具体的测试方法,但有关日历寿命只有少数几个国外测试手册有所涉及。


      什么是锂离子电池的日历寿命?

      锂离子电池的日历寿命是指电池从生产之日起到寿命终止的这段时间以年为计量单位,这期间包括搁置、老化、高低温、循环、工况模拟等不同环节。一个系统中一块电池的电池寿命终结往往会影响整个系统的工作,造成系统整体的功能失效,所以对电池健康状况的正确估计及日历寿命的研究能够进一步指导电池的运行。
      锂离子电池的老化过程是一个极其复杂的过程,关于其寿命的预测不仅要有关电池的相关经验数值、数据积累,还要根据电池的老化机理建立模型来预测才更为准确。锂离子电池的日历寿命预测对进一步指导电池维护,延长电池使用寿命,降低电池使用风险都具有重要的意义。
      锂离子电池日历寿命的外部因素包括温度、荷电状态、充放电倍率、程度截止电压及放电窗口等因素,高温时电解液中不稳定因素的存在等使得电池老化速度较快,而低温充电也会对电池性能的衰减出现不利影响,此外不同倍率的充放电过程同样会加速锂离子电池的老化。

     什么是锂离子电池的循环寿命?
     电池标准循环寿命是指在一定的充放电制度下,电池容量衰减到某一规定值之前,电池能经受的充电与放电循环次数。一个循环指一次满充+一次满放。工况循环寿命则多用于电动汽车用的动力锂电池,其重要考核的是电池按照工况图谱来测试动力锂电池的使用寿命。这重要是因为汽车在行驶过程中的状况会复杂很多,不同的地形、不同的交通状况等都会影响电池的工作情形。

      如何提高锂离子电池的循环寿命
      1、锂离子在工作发生电解的时候,电解液所含的物质重要是酯类溶剂,它的反应活性比较高,很容易被分解,所以用在锂离子电池中稳定性较差;但是另外一种物质醚类溶剂,它的稳定性相对较好,同时还能抑制金属锂枝晶的生长。所以我们可以看出锂离子电池中的酯类溶剂在反应的时候,会出现更多的副用途,使得电池的循环次数大大降低,寿命也会因此也减少。
      2、我们了解金属锂的性能非常的活泼,还原性也较强,它在沉积的过程中存在的一种致密度就显得非常重要,这种物质可以很好的减少金属锂与电解液的一些接触面积,同时也能够避开一些副用途的发生,从而促进循环寿命的上升。
      3、假如要使得锂离子电池有更强的稳定性以及循环寿命得到更好的上升,可以改善电解液内物质的构成比例,稳定性能较强的物质比例可以有所上浮,从而改善电池的密度等性能。总之要想提高锂离子电池的循环寿命不仅仅要改善电解液里面高浓度的醚类溶剂还要改善金属锂本身的一些沉积特性。

      影响锂离子电池循环寿命的因素是多方面的,循环寿命直接影响锂离子电池的使用时间和品质,只有在研发和生产过程中将影响循环寿命的各个因素都把握好,公司才能在激烈的市场竞争中占据主动地位。锂离子电池的日历寿命与其循环寿命成非线性的关系,电池外部影响因素和电池内部结构的变化对电池性能衰减的影响,对日历寿命的研究具有一定程度的意义。

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