
每一個鋰電行業的人員都不得不考(kǎo)慮鋰離子電池循環性能,而更長的循環(huán)壽命意味著更少的資源(yuán)消耗。那麽究竟什麽(me)什(shí)麽決定著鋰離(lí)子電池循環的性能的呢?
1、材料(liào)種類:
材料的選擇是影響(xiǎng)鋰離(lí)子電池性能的第一要素。一個全電池(chí)的循環性能,是由正極與電解液匹配後的循環性能、負極與電解液匹配後的循環(huán)性能這兩者中,較差(chà)的(de)一者(zhě)來決定(dìng)的。材料的循環性能較差,一方麵(miàn)可能是在循環過程中晶體結構變化過快從(cóng)而無法繼續完成嵌鋰脫鋰,一方麵可能是由於活性物質與對應電解液無法生成致(zhì)密均勻(yún)的SEI膜造成活性物質與電解液過早(zǎo)發生副反應而使電解液過快消耗進而影響循(xún)環。在電芯設計(jì)時,若一極確認選用循環性能較差(chà)的材料,則另一(yī)極無需(xū)選擇循環性能較好的材料,浪費。
2、正負極壓(yā)實(shí):
正負極壓實過高,雖然可(kě)以提高電芯的能量密度,但是也會一定程度(dù)上(shàng)降低材料的循環性能。從理論來分析,壓實越大,相(xiàng)當於對材料的結構破壞越大,而材料的結構是保證鋰離子電池可以循環使用的(de)基礎;此外,正負極壓(yā)實較高的電芯難以保證較高(gāo)的保液量,而保液量(liàng)是電芯(xīn)完成正常循環或更多次的循環的基礎。
3、水分:
過多(duō)的水分(fèn)會與正負極活性物質發生副(fù)反應(yīng)、破壞(huài)其結構進而影響循環,同時(shí)水分過多也不利於SEI膜的形(xíng)成。但在痕量的水分難(nán)以除去的同時(shí),痕量的水也可以一定程度上保證電芯的性能(néng)。可惜文武對這個方麵的切身經驗幾乎為零,說不出太多的東西。大家有興趣(qù)可以搜一搜論壇裏麵關於這個話題的資料,還是不少的。
4、塗(tú)布膜密(mì)度(dù):
單一變量的考慮膜密度對循環的影響幾乎是一個不可能的任務。膜密度(dù)不一致要麽帶來容量的差異、要麽是電芯卷繞或疊片層數的差異。對同型(xíng)號同(tóng)容(róng)量同材料的電芯而言,降(jiàng)低膜(mó)密度相當於增加一層或(huò)多(duō)層卷繞(rào)或疊片層數,對應增(zēng)加(jiā)的隔膜可(kě)以吸收更(gèng)多的電解液以保證循環。考慮到更薄的膜密度可以增加電芯的倍率性能、極片及裸電(diàn)芯的烘(hōng)烤除水(shuǐ)也會容易些,當然太薄的(de)膜(mó)密度塗布時的誤(wù)差可能更難控製,活性物質中的大(dà)顆粒也可能會對(duì)塗布、滾壓造成負麵影響,更多的(de)層數意味著更多的(de)箔材和隔膜(mó),進而意味著更高的成本(běn)和更低的能(néng)量密度(dù)。所以,評估時(shí)也需要均衡考量。
5、負極過量(liàng):
負極過量的原因除了需要考慮首次不(bú)可逆容量的影響和塗布膜密度偏差之外,對循環性能的影響也是一(yī)個考量(liàng)。對(duì)於鈷酸鋰加石墨體係而(ér)言,負極石墨成為循環過程中(zhōng)的“短板”一方較為常見。若負極過量不充足,電芯(xīn)可能在(zài)循環前並不(bú)析鋰,但是循環幾百次後正極結構變化甚微但是負極(jí)結構被破壞嚴重而無法完全接收正極提供的鋰離子從(cóng)而析鋰,造(zào)成容量過早下(xià)降。
6、電解液量:
電解液量不足對循環產生影響主要有(yǒu)三個原因,一是注液量不足,二是雖然注液量充足但是老化時間不夠(gòu)或者正負極由於壓實過高等原因造成的浸液不充分,三是隨著(zhe)循環電芯內部(bù)電解液(yè)被消(xiāo)耗(hào)完畢。不論是對循環成百甚至上千次的電芯還是對於幾十(shí)次既(jì)跳水的電芯,若(ruò)循環前電(diàn)解液充足而循環後(hòu)電解液已經消耗完畢,則增加電解(jiě)液保有量很可能就可(kě)以一(yī)定程(chéng)度上提高其循(xún)環(huán)性能。
7、測(cè)試的客觀條件:
測試(shì)過程中的充放電倍率、截止電壓(yā)、充電截止電(diàn)流、測試中的過充(chōng)過放、測試房溫度(dù)、測試過程中的(de)突然中斷、測試點與電芯的接觸內阻等外界因素,都會或多或少影響循環(huán)性能測試結果。另外,不同的(de)材料對上述客觀因素的敏感程度各(gè)不(bú)相同,統一測試標準並且了解共性及重要材料的特性應該就足夠(gòu)日常(cháng)工作使用了。
如同木桶原則一樣,諸(zhū)多的影響電芯循環性能的因素當(dāng)中,最終的決定性因素,是諸(zhū)多因素中的最短板。同時,這些影響因素(sù)之間,也都有著交互影響。在(zài)同樣的(de)材料和(hé)製成能力下,越高的循環(huán),往往意味著越低的能量(liàng)密度,找(zhǎo)到剛(gāng)好滿足客戶需求的結合點,盡(jìn)量保證電芯製成(chéng)的一致(zhì)性,方是最重要的任務所在。
東莞市超研(yán)智能(néng)裝備有限公司成座落於廣東省東莞市長安鎮,是一家(jiā)集研(yán)發、生產、銷售、服務於一體的鋰電池自(zì)動化生產設備(bèi)廠家。專注於鋰電池生產工藝,推出(chū)半自(zì)動藍牙、電子(zǐ)煙、動力、鋁殼注液(yè)機,全自動藍牙、電(diàn)子煙、動力、鋁殼注液機,手套箱、實驗型等鋰電設備,公司強調以高效率(lǜ)、高(gāo)性能、高標準的理念服務於客戶。
