影響鋰離子電池迴圈性能因素有哪些?

迴圈性能對鋰離子電池的重要程度無需多言了,那麼影響該電池迴圈性能的因素有哪些?

1、水分

過多的水分會與正負極活性物質發生副反應、破壞其結構進而影響迴圈,同時水分過多也不利於SEI膜的形成,但痕量的水可以在一定程度上保證電芯的性能。

2、正負極壓實

正負極壓實過高,雖然可提高電芯的能量密度,但是也會降低材料的迴圈性能,從理論來分析,壓實越大,對材料的結構破壞越大,進而很難保證鋰離子電池的迴圈性能;另外,正負極壓實較高的電芯也難以保證較高的保液量,而保液量是電芯完成正常迴圈或更多次的迴圈的基礎。

3、負極過量

負極過量的原因除了需要考慮首次不可逆容量的影響和塗布膜密度偏差之外,對迴圈性能的影響也是一個考慮,負極若過量不充足的話,電芯很可能在迴圈前並不析鋰,但是迴圈幾百次後負極結構可能會被嚴重破壞而造成容量過早下降。

4、塗布膜密度

單一變數的考慮膜密度對迴圈性能的影響幾乎是一個不可能的任務,膜密度不一致既會造成容量的差異,也導致電芯捲繞或迭片層數的差異。對同型號同容量同材料的電芯而言,降低膜密度相當於增加一層或多層捲繞或迭片層數,對應增加的隔膜可以吸收更多的電解液以保證迴圈,考慮到更薄的膜密度可以增加電芯的倍率性能、極片及裸電芯的烘烤除水也會容易些,當然太薄的膜密度塗布時的誤差可能更難控制,活性物質中的大顆粒也可能會對塗布、滾壓造成負面影響,更多的層數意味著更多的箔材和隔膜,進而意味著更高的成本和更低的能量密度,所以,評估時也需要均衡考慮。

5、電解液量

電解液量不足對迴圈產生影響主要有三個原因:(1)注液量不足;(2)雖然注液量充足但是老化時間不夠或者正負極由於壓實過高等原因造成的浸液不充分;(3)負極與電解液的匹配性,微觀表現為緻密且穩定的SEI的形成,不完整的SEI膜一方面無法有效阻止負極與電解液發生副反應從而消耗電解液,一方面在SEI膜有缺陷的部位會隨著迴圈的進行而重新生成SEI膜從而消耗可逆鋰源和電解液。若迴圈前電解液充足而迴圈後電解液已經消耗完畢,則增加電解液保有量很可能就可以一定程度上提高其迴圈性能。

6、測試的客觀條件

測試過程中的充放電倍率、截止電壓、充電截止電流、測試中的過充過放、測試房溫度、測試過程中的突然中斷、測試點與電芯的接觸內阻等外界因素,都會或多或少影響迴圈性能測試結果。

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