鉅大LARGE | 點擊量：2175次 | 2022年04月22日
三元鋰電池容量衰減的原因有什么
一、正極材料的結構變化
正極材料是鋰離子的重要來源，當鋰離子從正極中脫出時候，為了維持材料電中性狀態，金屬元素必然會被氧化到達一個高的氧化態，這里就伴隨了組分的轉變。組分的轉變容易導致相轉移和體相結構的變化。電極材料相轉變可以引起晶格參數的變化及晶格失配，由此出現的誘導應力引起晶粒的破碎，并引發裂紋的傳播，造成材料的結構發生機械破壞，從而引起電化學性能衰減。
二、負極材料結構
商業化鋰離子電池常用的負極材料有碳材料、鈦酸鋰等，本文以典型負極石墨進行分析。鋰離子電池容量的衰減第一次發生于化成階段，在這個階段會在負極表面形成SEI，消耗部分鋰離子。
隨著鋰離子電池使用，石墨結構的變化也會造成電池容量下降。LIU等研究了LiFePO4/C電池的容量衰減機制，同樣適用于三元鋰離子電池，研究發現循環后的碳材料雖然保持了石墨的形貌結構，但是其晶面的半高寬變大，導致c軸方向的晶粒尺寸變小，晶體結構的改變導致碳材料出現裂紋，進而破壞負極表面的SEI膜并促進SEI膜的修復，SEI膜的過度生長消耗活性鋰，因此造成了電池的不可逆容量衰減。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
三、電解液的氧化分解與界面反應
電解液的性質顯著影響鋰離子電池的比容量、壽命、倍率充放電性能、工作溫度范圍以及安全性能等。電解液重要包括溶劑、電解質和添加劑三個部分。溶劑的分解、電解質的分解都會導致電池容量的損失。電解液的分解和副反應是鋰離子電池容量衰減的重要因素，無論采用何種正負極材料、何種工藝，隨著鋰離子電池循環使用，電解液的分解及與正負極材料間發生的界面反應都會造成容量的衰減。
三元鋰離子電池優點
1、電壓平臺高
電壓平臺是電池能量密度的重要指標，決定著電池的基本效能和成本，因此對電池材料的選用，有重要的意義。電壓平臺越高，比容量越大，肯定同樣體積、重量，甚至同樣安時的電池，電壓平臺比較高的三元材料鋰離子電池續航里程更遠。三元材料的電壓平臺明顯比磷酸鐵鋰高，高線可以達到4.2伏，放電平臺可以達到3.6或者3.7伏。
2、能量密度高
能量密度高是三元鋰離子電池的最大優勢，而電壓平臺是電池能量密度的重要指標，決定著電池的基本效能和成本，電壓平臺越高，比容量越大，所以同樣體積、重量，甚至同樣安時的電池，電壓平臺比較高的三元材料鋰離子電池續航時間更長。
3、振實密度高
振實密度是指在規定條件下容器中的粉末經振實后所測得的單位容積的質量。振實密度或者說體積密度（在一些工業領域稱為松裝密度）含義為樣品的質量除以它的體積，這一體積包括樣品本身和樣品孔隙及其樣品間隙體積。
三元鋰離子電池缺點
安全性差、耐高溫性差、壽命差、大功率放電差。安全性較差和循環壽命較短是三元鋰離子電池的主要短板，尤其是安全性能，是一直限制其大規模配組，和大規模集成應用的一個重要因素。大量實測表明，容量較大的三元電池很難通過針刺和過充等安全性測試，這也是大容量電池中一般都要多引入錳元素，甚至混合錳酸鋰一起使用的原因。
下一篇：鋰電池和鉛酸電池優缺點的比較
