鋰電池性能退化的原因,提升鋰離子電池性能的方法

來源：存能電氣  日期：2019-11-04 16:26  瀏覽量：次

　　鋰電池性能退化的原因，提升鋰離子電池性能的方法。眾所周知鋰離子電池會(huì)隨著每次充電而出現(xiàn)性能損耗，但這只是一種經(jīng)驗(yàn)之談，我們并沒有親眼看到電池電量的減少。下面由鋰電池廠家為你解析鋰電池性能退化的原因和提升鋰離子電池性能的方法。

　　鋰電池性能退化的原因

　　鋰電池的性能退化一方面是使用和老化的自然結(jié)果，另一方面則由于缺乏維護(hù)、苛刻的使用環(huán)境以及不良的充電操作等等加速其劣化。

　　1、高的自放電率

　　各種電池都存在自放電，但使用不當(dāng)會(huì)促使這種狀態(tài)的發(fā)展。自放電率呈漸近線規(guī)律，最高的放電率出現(xiàn)在剛充電之后，然后逐漸減小。

　　電池自放電的百分率可用電池分析儀加以測(cè)定，但此程序需要數(shù)小時(shí)。測(cè)得的電池內(nèi)阻常可反映電池的內(nèi)阻是否過高。此參數(shù)可用阻抗計(jì)測(cè)量或用電池分析儀的歐姆測(cè)試程序。

　　2、電池的匹配

　　在以多個(gè)電池組成的電池組中，電池的匹配應(yīng)控制在±2.5%以內(nèi)。在組成電池個(gè)數(shù)多的電池組中，以及需輸出大負(fù)載電流和在低溫下工作的電池組，需要更嚴(yán)格的鋰電池容差控制。在一個(gè)新的電池組中的各個(gè)電池如果稍有小的失配，在經(jīng)過數(shù)次充電循環(huán)后，將能互相平衡自行適應(yīng)。電池之間能否很好地平衡適應(yīng)，關(guān)系到電池組是否具有較長(zhǎng)的使用壽命。

　　優(yōu)質(zhì)電池比低質(zhì)量鋰電池的電容量更為一致也更為均衡。對(duì)高端大功率工具應(yīng)選用高質(zhì)量電池，因其在大負(fù)荷和極端的溫度環(huán)境下可有高的耐久性。雖付出高成本，然而其回報(bào)是電池組有更長(zhǎng)的壽命。

　　3、短路的電池

　　鋰電池生產(chǎn)廠商常常無法解釋當(dāng)電池還處于較新的狀態(tài)時(shí)，為何某些電池顯示出高的漏電率或者出現(xiàn)電氣短路。其可疑的原因是電池在制造過程中可能混入了外來顆粒雜質(zhì)。另一種是電極上的粗糙點(diǎn)造成對(duì)隔膜的損傷。因此對(duì)電池應(yīng)改善其制造過程，這可大大地減少電池的“早期失效率”。

　　深度放電造成鋰電池的極性反轉(zhuǎn)也會(huì)導(dǎo)致電池短路。如果鎳基電池在大電流放電至徹底放光時(shí)，這種狀態(tài)也可能出現(xiàn)。高的反向電流可造成永久性的電短路。另一種原因是由不可控的晶狀體的形成導(dǎo)致的隔膜損傷，這就是所謂的記憶效應(yīng)。

　　4、電解液的損耗

　　鋰電池雖然都是密封的，但在其使用壽命期間會(huì)損失一些電解液，特別是如果由于粗心不適當(dāng)充電產(chǎn)生過大的氣體壓力以致出現(xiàn)氣體排放。一旦出現(xiàn)氣體排放，在鎳基電池上的彈簧加壓的排氣密封墊可能難以完好地再封閉，從而造成密封墊周圍淀積起白色粉末，電解液的損耗最終將降低鋰電池容量。

　　提升鋰離子電池性能的方法

　　目前商用鋰離子電池所用的石墨負(fù)極在低溫條件下的實(shí)際容量較低。硬碳具有良好低溫儲(chǔ)鋰能力，可以有效改善電池的低溫性能。然而在電池化成過程中，硬碳負(fù)極界面形成的固態(tài)電極/電解質(zhì)界面膜會(huì)不可逆的消耗Li+，從而降低電池的實(shí)際容量和比能量。

　　石墨中引入鹵素轉(zhuǎn)換插層化學(xué)，創(chuàng)新研發(fā)復(fù)合電極，并將這一陰極與鈍化石墨陽(yáng)極相結(jié)合，打造出能達(dá)到4V的鋰離子水系全電池，能量密度為460Wh/kg，庫(kù)侖效率約為100%。電池基于負(fù)離子轉(zhuǎn)換-插層機(jī)制，結(jié)合高能量密度的轉(zhuǎn)換反應(yīng)，具有插層的優(yōu)良可逆性，提高水系電池的安全性。

　　鋰離子電池電解液中的溶劑混合物，包括一種溶解的鋰鹽，以及有機(jī)添加劑。可以增加硅負(fù)極的表面和整體穩(wěn)定性，改善長(zhǎng)期循環(huán)和使用壽命。這種新型化學(xué)物質(zhì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有可伸縮性，與現(xiàn)有電池技術(shù)完全兼容。”

　　具有超高容量的鋰離子電池有機(jī)正極材料——環(huán)己六酮，放電比容量可達(dá)902mAhg-1。此外，由于環(huán)己六酮在高極性的離子液體中的溶解度較低，使得其在離子液體基的電解液中具有較好的循環(huán)性能，組裝的電池體現(xiàn)高容量和長(zhǎng)循環(huán)壽命等特征。

　　鋰離子電池內(nèi)部的液體電解質(zhì)高度易燃，存在短路、起火風(fēng)險(xiǎn)，但5至10納米的氮化硼納米膜即可用作保護(hù)層，從而隔絕金屬鋰和電解質(zhì)之間的電接觸，氮化硼納米膜在化學(xué)上和機(jī)械上又對(duì)鋰穩(wěn)定，電子絕緣水平高，所以其可在較大程度上提高鋰離子電池安全性。

　　隨著科技的發(fā)展和技術(shù)的成熟，鋰離子電池的應(yīng)用越來越廣泛。鋰離子電池具有單體電壓高、相對(duì)質(zhì)量輕、對(duì)環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，但是經(jīng)過多個(gè)周期充放電循環(huán)后會(huì)出現(xiàn)電池容量等性能下降的現(xiàn)象。相同條件下電池容量衰減的越快，電池品質(zhì)就相對(duì)較差。提高鋰離子電池的性能是衡量其質(zhì)量的重要指標(biāo)。