鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:3290次 | 2019年06月14日
如何應(yīng)對鋰離子電池老化和降解
從電信到交通,過去二十年見證了高效、便攜、環(huán)保電池的發(fā)展。耗電量巨大的移動(dòng)電話線路在很大程度上取代了低壓固定電話線,而電動(dòng)汽車經(jīng)常出現(xiàn)在歐洲道路上—在加速和效率方面都超過了碳?xì)淙剂掀嚒?/p>
電子香煙取代了導(dǎo)致肺癌的煙草產(chǎn)品,因?yàn)殡娮酉銦熥尶諝庵谐錆M了芳香的蒸汽。每一種設(shè)備都需要高密度的可充電電池才能正常工作;無論好壞,鋰離子電池已成為標(biāo)準(zhǔn);畢竟,鉛酸電池體積龐大、危險(xiǎn)且低效,而鎳鎘電池中的鎘在2005年被歐盟宣布為非法。
鋰離子電池技術(shù)的局限
鋰電池具有非常高的能量密度,這意味著它們可以存儲相當(dāng)大的電量:它們不會隨著時(shí)間的推移而自行放電,并且它們不需要維護(hù)—因?yàn)樗鼈儧]有內(nèi)存而且電池也不需要定期循環(huán)來延長壽命。
鋰電設(shè)備的未來前景光明,以至于電動(dòng)汽車制造商特斯拉投入約45億歐元來建立第一個(gè)太陽能電池超級工廠,為公司的ModelS電池生產(chǎn)基于鋰離子的動(dòng)力墻、電池組和電池。世界上最大的鋰離子電池是特斯拉在2017年制造的,完全充電后,可以為多達(dá)3萬戶家庭供電至少一個(gè)小時(shí)。
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%
老化和降解
不可否認(rèn)的是,鋰離子電池會隨著時(shí)間的推移而失效。陰極會降解,經(jīng)過大約1000次充電循環(huán)后,高端電池將損失約20%的電量。鋰離子電池即使不使用也會退化,而且在儲存一年之后,充滿電的電池也會損失20%的電量;如果他們進(jìn)入“深度放電”狀態(tài),很可能就不會再充電了。這種降解主要是由于晶須、樹狀結(jié)構(gòu)的出現(xiàn),以及鍍層表面的生長(統(tǒng)稱為樹枝狀晶體)。
不利環(huán)境影響
雖然歐洲有許多設(shè)施可以收集和處理鋰離子電池,但很少有設(shè)施可以進(jìn)行回收利用的。盡管特斯拉計(jì)劃在其超級工廠上促進(jìn)電池的回收利用,但目前只能使用第三方合作伙伴來實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),這是一個(gè)低效的過程。通常,無效的鋰離子電池會被直接扔進(jìn)垃圾填埋場。
如何應(yīng)對鋰離子電池降解和充電限制?
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測繪、無人設(shè)備
工用大電流鋰離子電池。圖片由Bigstock提供。
不幸的是,開采鋰要比在回收過程中從電池中提取鋰便宜得多——鋰電池回收企業(yè)很少(如果有的話)收支平衡,因此需要國家補(bǔ)貼。雖然從地下開采鋰可能在經(jīng)濟(jì)上是合理的,但卻破壞環(huán)境。鋰礦開采破壞環(huán)境。礦山和制造廠有毒物質(zhì)的泄漏嚴(yán)重破壞了當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)系統(tǒng)——河流污染、殺死牲畜和魚類,并使原本肥沃的農(nóng)田受到嚴(yán)重污染。
雖然金屬可以從海水或鹽水沉積物中提取,但該過程需要大量的水。智利是世界上最干旱的沙漠,由于水資源有限,立法者正在考慮限制鋰礦開采權(quán)。回收能力的缺乏和越來越多的電池供電產(chǎn)品意味著需求只會增長,而環(huán)境負(fù)擔(dān)也會隨之增加。
提高穩(wěn)定性和性能
防止或改善鋰離子電池相關(guān)問題的一種方法是提高其可靠性,確保它們不會隨著時(shí)間的推移而降解并且可以無限期使用。