循環性能對鋰離子電池的影響重要程度無需贅言;另外就微觀來講,更長的鋰離循環壽數意味著更少的資源耗費。因此,電池的因影響鋰離子電池循環性能的循環性要素,是影響每一個與鋰電行業關聯的人員都不得不思考的問題。
材料種類:材料的鋰離挑選是影響鋰離子電池性能的榜首要素。挑選了循環性能較差的電池的因材料,技術再合理、循環性制成再完善,影響電芯的鋰離循環也必定無法確保;挑選了較好的材料,即便后續制成有少許問題,電池的因循環性能也能夠不會差的循環性過于離譜(一次鈷酸鋰克發揚僅為135.5mAh/g左右且析鋰的電芯,1C盡管百余次跳水可是影響0.5C、500次90%以上;一次電芯拆開后負極有黑色石墨顆粒的鋰離電芯,循環性能正常)。電池的因從材料視點來看,一個全電池的循環性能,是由正極與電解液匹配后的循環性能、負極與電解液匹配后的循環性能這兩者中,較差的一者來決議的。材料的循環性能較差,一方面能夠是在循環過程中晶體布局改變過快然后無法持續完結嵌鋰脫鋰,一方面能夠是因為活性物質與對應電解液無法生成細密均勻的SEI膜構成活性物質與電解液過早發作副反應而使電解液過快耗費進而影響循環。在電芯設計時,若一極承認選用循環性能較差的材料,則另一極無需挑選循環性能較好的材料,糟蹋。
正負極壓實:正負極壓實過高,盡管能夠進步電芯的能量密度,可是也會必定程度上降低材料的循環性能。從理論來剖析,壓實越大,相當于對材料的布局損壞越大,而材料的布局是確保鋰離子電池能夠循環運用的根底;此外,正負極壓實較高的電芯難以確保較高的保液量,而保液量是電芯完結正常循環或更屢次的循環的根底。
水分:過多的水分會與正負極活性物質發作副反應、損壞其布局進而影響循環,一起水分過多也不利于SEI膜的構成。但在痕量的水分難以除掉的一起,痕量的水也能夠必定程度上確保電芯的性能。惋惜文武對這個方面的切身經驗簡直為零,說不出太多的東西。我們有愛好能夠搜一搜論壇里邊關于這個論題的材料,仍是不少的。
涂布膜密度:單一變量的思考膜密度對循環的影響簡直是一個不能夠的使命。膜密度不一致要么帶來容量的區別、要么是電芯卷繞或疊片層數的區別。對同類型同容量同材料的電芯而言,降低膜密度相當于添加一層或多層卷繞或疊片層數,對應添加的隔閡能夠吸收更多的電解液以確保循環。思考到更薄的膜密度能夠添加電芯的倍率性能、極片及裸電芯的烘烤除水也會簡單些,當然太薄的膜密度涂布時的差錯能夠更難操控,活性物質中的大顆粒也能夠會對涂布、滾壓構成負面影響,更多的層數意味著更多的箔材和隔閡,進而意味著更高的本錢和更低的能量密度。所以,評價時也需要均衡考量。
負極過量:負極過量的緣由除了需要思考初次不可逆容量的影響和涂布膜密度誤差之外,對循環性能的影響也是一個考量。關于鈷酸鋰加石墨系統而言,負極石墨變成循環過程中的“短板”一方較為常見。若負極過量缺乏夠,電芯能夠在循環前并不析鋰,可是循環幾百次后正極布局改變甚微可是負極布局被損壞嚴峻而無法徹底接納正極供給的鋰離子然后析鋰,構成容量過早降低。
電解液量:電解液量缺乏對循環產生影響主要有三個緣由,一是注液量缺乏,二是盡管注液量滿意可是老化時刻不行或許正負極因為壓實過高級緣由構成的浸液不充分,三是跟著循環電芯內部電解液被耗費結束。注液量缺乏和保液量缺乏文武之前寫過《電解液缺失對電芯性能的影響》因此不再贅述。對第三點,正負極特別是負極與電解液的匹配性的微觀體現為細密且安穩的SEI的構成,而右眼可見的體現,既為循環過程中電解液的耗費速度。不完整的SEI膜一方面無法有用阻礙負極與電解液發作副反應然后耗費電解液,一方面在SEI膜有缺點的部位會跟著循環的進行而從頭生成SEI膜然后耗費可逆鋰源和電解液。不論是對循環成百乃至上千次的電芯仍是關于幾十次既跳水的電芯,若循環前電解液滿意而循環后電解液現已耗費結束,則添加電解液保有量很能夠就能夠必定程度上進步其循環性能。
測驗的客觀條件:測驗過程中的充放電倍率、截止電壓、充電截止電流、測驗中的過充過放、測驗房溫度、測驗過程中的俄然中止、測驗點與電芯的觸摸內阻等外界要素,都會或多或少影響循環性能測驗成果。另外,不相同的材料對上述客觀要素的靈敏程度各不相同,一致測驗規范而且知道共性及重要材料的特性大概就滿意平常作業運用了。
總結:好像木桶準則相同,許多的影響電芯循環性能的要素傍邊,結尾的決議性要素,是許多要素中的最短板。一起,這些影響要素之間,也都有著交互影響。在相同的材料和制成才能下,越高的循環,往往意味著越低的能量密度,找到剛好滿意客戶需要的結合點,盡量確保電芯制成的一致性,方是最重要的使命地點。
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