锂电池容量偏低原因

容量是衡量锂电池性能的一个重要性能指针,而其衰减因素,除与电芯本身的老化、衰退有关之外,还受自放电率的影响,导致串联电芯电量不平衡,电池容量逐渐下降。具体来说,锂电池容量偏低原因有以下几种?

正极结构变化
当锂离子从正极中脱出时,为了保持材料的电中性,金属元素将被氧化到达一个高氧化态,从而导致相转移和体相结构的变化。相转变将引起晶格参数的变化及晶格失配,由此产生诱导应力引起晶粒破碎,并引发裂纹传播,造成正极结构机械性能变差,从而引起电池电化学性能衰减。

锂电池图片

负极结构变化
在化成阶段,负极表面易形成SEI膜,消耗大量的锂离子,引起电池容量衰减。以石墨负极为例,经过多次循环后的碳材料虽然能保持石墨的形貌结构,但其(002)晶面的半高宽变大,导致c轴方向的晶粒尺寸变小,裂纹出现,破坏负极表面SEI膜的同时,也促进SEI膜的修复,导致更多带电离子失活,故造成锂电池的不可逆容量衰减。

电解液分解
在苛刻的环境中,电解液中的溶剂和电解质易与电极材料发生分解反应,从而导致电池容量衰减。

快速充放电
快速充电时,电流密度过大,负极严重极化,锂沉积越来越明显,使在铜箔与碳类活性物质边界处的铜箔脆化,极易产生裂缝。电芯自发卷绕受到固定空间的限制,铜箔无法自由伸展产生压力,导致原有的裂缝扩散生长,因扩展空间不够,铜箔发生断裂。

深度放电
过度放电,会导致电解液易挥发以及介质膜脱嵌能力下降,形成电池容量的永久性损失。

温度因素
锂电池对温度变化非常的敏感,高温或低温都会造成活性锂离子含量的降低,从而减少电池寿命。

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