锂电池循环数据分析方法

2021年10月16日

在使用锂离子电池,实际的有效库容将继续减少相对于额定容量的交货时间。任何副反应,可以使用锂离子可能导致平衡变化的锂离子电池。这种变化在平衡状态是不可逆转的,可以积累通过多个周期,从而影响电池性能。

电池的充电和放电称为一个周期,循环寿命是电池寿命性能的一个重要指标。背后的根本原因因素影响锂离子电池的循环寿命是锂离子参与能量转移的数量不断减少。锂的电池的总量并未减少,但“激活”锂离子少,他们被囚禁在一些地方或传输通道被阻塞,他们不能自由地参与充电和放电的过程。具体地说:

(1)金属锂的沉积: 通常发生在负电极表面上。当锂离子迁移到阴极表面的一些锂离子不进入负极活性物质形成稳定的化合物。相反,他们获得电子和存款成为金属锂,负极表面,不再参与随后的循环过程,导致产能下降。例如,负电极材料不足或充电时,负电极不能容纳锂离子从正极迁移,导致金属锂的沉积;在高效的充电过程中,大量的锂离子负极在很短的时间内造成通道堵塞和沉淀。

(2)分解的阴极材料: lithium-containing金属氧化物正极材料将继续分解在长期使用过程中,产生一些电化学惰性物质和一些易燃气体,破坏能力之间的平衡电极和造成不可挽回的损失。

(3)在电极表面SEI膜: 碳阳极材料,在最初的周期中,电解液会形成固态电解质(SEI)膜表面的电极。SEI膜的形成过程将使用锂离子,和SEI膜是不稳定的,在循环过程中。电池的连续破裂将暴露出新的负电极表面,然后与电解液反应形成一个新的SEI膜,这将继续导致持续的锂离子和电解液的损失,导致电池的容量减少。此外,SEI膜锂离子扩散渠道可能会阻塞,这也会导致电池容量降低。

(4)电解质的损失:连续循环的过程中,电解液将继续分解和挥发,导致电解液的总量减少,无法完全渗透正极和负极材料,和不完整的充电和放电反应,导致减少的实际使用能力。此外,如果电解液含有一定量的水,水将与LiFP6化学反应,生产生活和心力衰竭。高频然后摧毁了SEI膜和产生更多的生活,导致生活活动锂离子的沉积和持续消费。导致电池循环寿命减少。

(5)隔膜被阻塞或损坏: 在锂离子电池的循环,逐渐枯竭的隔膜和失败也是能力下降的一个原因。由于隔离膜的枯竭,电池的欧姆内阻增加,导致充电和放电通道的堵塞,不完整的充电和放电,和电池容量不能恢复到初始状态,大大减少了电池的容量和寿命。

(6)正极和负极材料脱落:正极和负极活性材料的电极固定在衬底的粘合剂。在长期使用中,由于粘合剂的失败和电池的机械振动,正负电极活性材料的不断下降和进入电解液的解决方案。,导致活动材料的持续减少,可以参与电化学反应,和电池的循环寿命的不断减少。粘结剂的长期稳定和良好的机械性能的电池能够延迟电池的循环寿命的下降。

当前测试方法用来评估锂离子电池一般的生活经历连续的充放电循环测试,这需要很长的测试周期。锂离子电池标准通常指定循环寿命要求和测试方法。在现有的国内锂离子电池标准,锂离子电池的循环寿命测试要求如表1所示。

标准	使用字段	测试电流	最低生活要求
GB / T 18287 - 203	手机	1 c5	300倍	60%的容量
MT / T 1051 - 2007	矿灯	1 c5	300倍	60%的容量
GJB 4477 - 2002	- - - - - -	0.2 c5	400倍	70%的容量
GB / T 36972 - 2018	电动自行车	0.5 c5	600倍	70%的容量
GB / T 31484 - 2015	电动汽车	1 c₁	500倍1000倍	90%产能80%的能力
中国171 - 2018能源类型	能量储存	nx Pn恒功率	1000倍2000倍	90%的能源80%
中国171 - 2018权力的类型	能量储存	nx Pn恒功率	2000倍4000倍	80%的能源60%