容量是衡量鋰電池性能的一個(gè)重要性能指針,而其衰減因素,除與電芯本身的老化、衰退有關(guān)之外,還受自放電率的影響,導(dǎo)致串聯(lián)電芯電量不平衡,電池容量逐漸下降。具體來說,鋰電池容量偏低原因有以下幾種?
正極結(jié)構(gòu)變化
當(dāng)鋰離子從正極中脫出時(shí),為了保持材料的電中性,金屬元素將被氧化到達(dá)一個(gè)高氧化態(tài),從而導(dǎo)致相轉(zhuǎn)移和體相結(jié)構(gòu)的變化。相轉(zhuǎn)變將引起晶格參數(shù)的變化及晶格失配,由此產(chǎn)生誘導(dǎo)應(yīng)力引起晶粒破碎,并引發(fā)裂紋傳播,造成正極結(jié)構(gòu)機(jī)械性能變差,從而引起電池電化學(xué)性能衰減。
負(fù)極結(jié)構(gòu)變化
在化成階段,負(fù)極表面易形成SEI膜,消耗大量的鋰離子,引起電池容量衰減。以石墨負(fù)極為例,經(jīng)過多次循環(huán)后的碳材料雖然能保持石墨的形貌結(jié)構(gòu),但其(002)晶面的半高寬變大,導(dǎo)致c軸方向的晶粒尺寸變小,裂紋出現(xiàn),破壞負(fù)極表面SEI膜的同時(shí),也促進(jìn)SEI膜的修復(fù),導(dǎo)致更多帶電離子失活,故造成鋰電池的不可逆容量衰減。
電解液分解
在苛刻的環(huán)境中,電解液中的溶劑和電解質(zhì)易與電極材料發(fā)生分解反應(yīng),從而導(dǎo)致電池容量衰減。
快速充放電
快速充電時(shí),電流密度過大,負(fù)極嚴(yán)重極化,鋰沉積越來越明顯,使在銅箔與碳類活性物質(zhì)邊界處的銅箔脆化,極易產(chǎn)生裂縫。電芯自發(fā)卷繞受到固定空間的限制,銅箔無法自由伸展產(chǎn)生壓力,導(dǎo)致原有的裂縫擴(kuò)散生長,因擴(kuò)展空間不夠,銅箔發(fā)生斷裂。
深度放電
過度放電,會(huì)導(dǎo)致電解液易揮發(fā)以及介質(zhì)膜脫嵌能力下降,形成電池容量的永久性損失。
溫度因素
鋰電池對溫度變化非常的敏感,高溫或低溫都會(huì)造成活性鋰離子含量的降低,從而減少電池壽命。