鉅大LARGE | 點擊量：370次 | 2024年08月15日
提升充電鋰電池倍率對電池性能影響有什么？
我們都了解，鋰離子電池隨著充放電次數(shù)的新增，容量會越來越少，直接表現(xiàn)就是鋰離子電池的性能越來越差。那么都有什么因素影響到鋰離子電池的性能呢？
影響鋰離子電池容量的影響因素很多，使用溫度、充放電電流、充放電截止電壓等因素都會影響鋰離子電池的衰降速度。造成鋰離子電池容量衰降的機理可以分為三類：內(nèi)阻和極化新增、正負極活性物質(zhì)損失和Li損失。
不同的外部因素對這三者的影響也各不相同。例如LiFepO4材料的鋰離子電池具有非常好的循環(huán)性能，但是不同的使用條件對鋰離子電池循環(huán)壽命有著重要的影響。試驗證明對26650鋰離子電池進行15C脈沖放電和15C持續(xù)放電，兩種放電制度關(guān)于26650鋰離子電池具有完全不同的影響。15C脈沖放電的26650鋰離子電池容量衰降非?？?，充放電40次后就無法再進行15C放電，但是仍然能夠進行1C放電。而15C持續(xù)放電電池容量衰降較慢，60次以后仍然能夠進行15C放電，但是1C倍率的衰降速率要快于15C脈沖放電。
鋰離子電池提升倍率對電池性能的影響
圖1鋰離子電池提升倍率對電池性能的影響
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%
機理分析得出結(jié)論：15C脈沖放電的電池在負極的SEI膜中出現(xiàn)更多的LiF，而LiF對鋰離子擴散的阻礙更大，使得電池的Li+擴散阻抗和電荷交換阻抗迅速新增，從而使得電池在充放電過程中極化電壓過大，從而導(dǎo)致LiFepO4大電流放電能力迅速下降。
鋰離子電池的充電策略關(guān)于鋰離子電池壽命衰降影響的研究，能夠更好的指導(dǎo)我們對鋰離子電池的設(shè)計。以下就不同充電控制策略對鋰離子電池壽命衰降的影響，研究了其用途機理，提出鋰離子電池的壽命衰降模型。研究試驗表明，當(dāng)充電電流和截止電壓超過一定的數(shù)值時，鋰離子電池的衰降將被極大的加速，為了降低鋰離子電池的衰降速率，要針對不同的體系，要選擇合適的充放電電流和截止電壓。
倍率放電對電池性能的影響
圖2倍率放電對電池性能的影響
從數(shù)據(jù)可以看到，隨著充電的倍率的加大，鋰離子電池的衰降速率也在快速新增，并且從曲線的斜率來看，電池的衰降速度存在三個不同的階段，前期衰降速度較快的階段（階段1），中間衰降速度較慢的穩(wěn)定階段（階段2），和后期的衰降速率加速階段（階段3）。針對三個階段電池的衰降機理的研究認為，階段1可能是因為電池SEI膜生長要消耗一部分Li+，因此衰降速度較快。在階段2隨著SEI膜結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，內(nèi)部較為穩(wěn)定，因此衰降速度較慢，在階段3隨著電池老化，開始發(fā)生活性物質(zhì)損失，電極活性界面減少，導(dǎo)致電池關(guān)于電流十分敏感。圖C是針對不同的截止電壓對電池衰降速度影響的實驗，從實驗結(jié)果可以看到，當(dāng)把充電截止電壓提高到4.3V時會導(dǎo)致電池的循環(huán)性能急劇惡化，降低充電截止電壓可以有效的改善電池的循環(huán)性能。
鋰離子電池提性倍率對內(nèi)阻的影響
圖3鋰離子電池提性倍率對內(nèi)阻的影響
對電池的動態(tài)內(nèi)阻分析如圖所示，從圖a測試結(jié)果來看，當(dāng)充電電流小于1C時，電池動態(tài)內(nèi)阻隨著電池循環(huán)的變化趨勢幾乎時相同的，但是當(dāng)充電電流超過1C時，電池動態(tài)內(nèi)阻新增速度會隨著充電速率的新增而快速新增。從圖b的測試結(jié)果來看，當(dāng)充電截止電壓為4.3V時，電池動態(tài)內(nèi)阻新增非常迅速表明高截止電壓會惡化電池的動力學(xué)條件，截止電壓為4.1V和4.2V時電池動態(tài)內(nèi)阻新增較為緩慢。
從上述分析我們可以注意到，無論是充電電流還是充電截止電壓都存在一個值，當(dāng)充電電流或者電壓超過這個值時就會導(dǎo)致電池衰降加速，關(guān)于上述電池這個值是1C和4.2V，當(dāng)充電電流和截止電壓超過這個值后就會加速電池的衰降，當(dāng)小于這個值時，提高充電電流和截止電壓并不會顯著的新增電池的衰降速度。關(guān)于充電電流和截止電壓對電池衰降速度影響的機理研究顯示，當(dāng)充電電流低于1C時重要影響的是正負極活性物質(zhì)損失，而截止電壓低于4.2V時影響的重要是Li損失，當(dāng)充電電流和截止電壓高于這個值時，則會顯著的加速正負極活性物質(zhì)損失和Li損失。
