Ποιοι παράγοντες θα επηρεάσουν τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας λιθίου;

Η διάρκεια ζωής της μπαταρίας λιθίου είναι ένας δείκτης που πρέπει να δοθεί προσοχή στη χρήση της μπαταρίας ιόντων λιθίου. Γενικά, η διάρκεια ζωής των μπαταριών ιόντων λιθίου επηρεάζεται κυρίως από δύο παράγοντες:

1) Χρόνος εξυπηρέτησης.
2) Αριθμός κύκλων.

Σύμφωνα με τον ρυθμό αποσύνθεσης της μπαταρίας ιόντων λιθίου, ο ρυθμός αποσύνθεσης της μπαταρίας μπορεί να χωριστεί σε πρώιμο γραμμικό ρυθμό αποσύνθεσης και αργό μη γραμμικό ρυθμό αποσύνθεσης. Το τυπικό χαρακτηριστικό της διαδικασίας μη γραμμικής πτώσης είναι ότι η χωρητικότητα της μπαταρίας μειώνεται σημαντικά σε σύντομο χρονικό διάστημα, κάτι που συνήθως αναφέρεται ως κατάδυση χωρητικότητας, κάτι που είναι πολύ δυσμενές για τη χρήση της μπαταρίας και τη χρήση των βημάτων.

Στο πείραμα, ο Simon F. Schuster χρησιμοποίησε μπαταρία IHR20250A από την E-One Moli Energy. Το υλικό καθόδου είναι υλικό NMC, το υλικό ανόδου είναι γραφίτης και η ονομαστική χωρητικότητα είναι 1,95Ah. Αναλύθηκαν οι επιδράσεις του παραθύρου τάσης, του ρυθμού φόρτισης, του ρυθμού εκφόρτισης και της θερμοκρασίας στη μη γραμμική εξασθένηση της μπαταρίας. Η συγκεκριμένη πειραματική διάταξη φαίνεται στον παρακάτω πίνακα.

Τα κύρια αποτελέσματα είναι τα εξής:

1. Η επίδραση του παραθύρου τάσης λειτουργίας στην ανάπτυξη αρνητικών φιλμ SEI είναι ότι λόγω του ευρέος ηλεκτροχημικού παραθύρου, ενισχύεται η διάλυση των θετικών μετάλλων μετάπτωσης και τα διαλυμένα μεταλλικά στοιχεία μετάπτωσης μεταναστεύουν στην επιφάνεια του αρνητικού ηλεκτροδίου, γεγονός που επιταχύνει την ανάπτυξη μεμβρανών μετάλλου μετάπτωσης αρνητικών ηλεκτροδίων. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι οι κινητικές συνθήκες του αρνητικού ηλεκτροδίου επιταχύνουν τη διάσπαση του λιθίου, επομένως η κατακρήμνιση λιθίου στο αρνητικό ηλεκτρόδιο εκ των προτέρων οδηγεί στην προηγούμενη μη γραμμική διάσπαση.
2. Επιρροή του λόγου εκφόρτισης φορτίου

Επειδή η μη γραμμική εξασθένηση της μπαταρίας ιόντων λιθίου προκαλείται κυρίως από την καθίζηση μετάλλου λιθίου στην επιφάνεια του αρνητικού ηλεκτροδίου, το ρεύμα εκφόρτισης συνδέεται στενά με την εμφάνιση της μη γραμμικής εξασθένησης της μπαταρίας ιόντων λιθίου. Ο παράγοντας που επηρεάζει περισσότερο είναι το ρεύμα φόρτισης της μπαταρίας. Η μπαταρία που φορτίζεται με ρυθμό 1C δείχνει μια τάση μη γραμμικής εξασθένησης σχεδόν από την αρχή, αλλά αν μειώσουμε το ρεύμα φόρτισης στους 0,5 C, τότε ο κόμβος χρόνου της μπαταρίας είναι μη γραμμική αποσύνθεση, η οποία θα καθυστερήσει πολύ. Η επίδραση του ρεύματος εκφόρτισης στη μη γραμμική εξασθένηση της μπαταρίας μπορεί σχεδόν να αγνοηθεί. Αυτό οφείλεται κυρίως στο ότι η πόλωση του αρνητικού ηλεκτροδίου αυξάνεται σημαντικά με την αύξηση του ρεύματος φόρτισης, γεγονός που οδηγεί σε σημαντική αύξηση του κινδύνου απελευθέρωσης λιθίου από το αρνητικό ηλεκτρόδιο. Το κατακρημνισμένο πορώδες μέταλλο προωθεί την αποσύνθεση του ηλεκτρολύτη και επιταχύνει. Η υποβάθμιση της δυναμικής απόδοσης του αρνητικού ηλεκτροδίου οδηγεί στην πρώιμη εμφάνιση μη γραμμικής αποσύνθεσης.

3. Επίδραση θερμοκρασίας

Η θερμοκρασία έχει πολύ σημαντική επίδραση στα δυναμικά χαρακτηριστικά του αρνητικού ηλεκτροδίου, επομένως η θερμοκρασία έχει επίσης σημαντική επίδραση στον χρόνο εμφάνισης της μη γραμμικής εξασθένησης του κτύπημα
Η μπαταρία στους κύκλους 35 ° C έχει μη γραμμική πτώση το αργότερο. Εάν μειώσουμε το παράθυρο τάσης της μπαταρίας στα 3,17-4,11v, ο ρυθμός αποσύνθεσης της μπαταρίας στους 35 ° C και 50 ° C στην πρώιμη περίοδο είναι σχετικά σταθερός, αλλά στο τέλος της ζωής της, η μπαταρία στους 35 ° Το C αρχίζει να εμφανίζει μη γραμμική πτώση. Αυτό οφείλεται κυρίως στην επιδείνωση των κινητικών συνθηκών της μπαταρίας σε χαμηλές θερμοκρασίες, γεγονός που καθιστά την κάθοδο πιο εύκολη να αναλυθεί ως λίθιο, επιταχύνοντας έτσι την ανάπτυξη του φιλμ sei, οδηγώντας σε περαιτέρω επιδείνωση των κινητικών συνθηκών της καθόδου. οδηγώντας στη μη γραμμική πτώση των πρώιμων μπαταριών ιόντων λιθίου.