鋰電池容量偏低原因

容量是衡量鋰電池性能的一個重要性能指標,而其衰減因素,除與電芯本身的老化、衰退有關之外,還受自放電率的影響,導致串聯電芯電量不平衡,電池容量逐漸下降。具體來說,鋰電池容量偏低原因有以下幾種?

正極結構變化

當鋰離子從正極中脫出時,為了保持材料的電中性,金屬元素將被氧化到達一個高氧化態,從而導致相轉移和體相結構的變化。相轉變將引起晶格參數的變化及晶格失配,由此產生誘導應力引起晶粒破碎,並引發裂紋傳播,造成正極結構機械性能變差,從而引起電池電化學性能衰減。

鋰電池圖片

負極結構變化

在化成階段,負極表面易形成SEI膜,消耗大量的鋰離子,引起電池容量衰減。以石墨負極為例,經過多次迴圈後的碳材料雖然能保持石墨的形貌結構,但其(002)晶面的半高寬變大,導致c軸方向的晶粒尺寸變小,裂紋出現,破壞負極表面SEI膜的同時,也促進SEI膜的修復,導致更多帶電離子失活,故造成鋰電池的不可逆容量衰減。

電解液分解

在苛刻的環境中,電解液中的溶劑和電解質易與電極材料發生分解反應,從而導致電池容量衰減。

快速充放電

快速充電時,電流密度過大,負極嚴重極化,鋰沉積越來越明顯,使在銅箔與碳類活性物質邊界處的銅箔脆化,極易產生裂縫。電芯自發捲繞受到固定空間的限制,銅箔無法自由伸展產生壓力,導致原有的裂縫擴散生長,因擴展空間不夠,銅箔發生斷裂。

深度放電

過度放電,會導致電解液易揮發以及介質膜脫嵌能力下降,形成電池容量的永久性損失。

溫度因素

鋰電池對溫度變化非常的敏感,高溫或低溫都會造成活性鋰離子含量的降低,從而減少電池壽命。