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锂电池寿命衰降太糟心,充电方式竟是罪魁祸首

2021-03-08 ryder

手机今朝已经成为大家的日常生活必需品,想必大家都有体验,随着手机使用时间的新增,手机的待机时间也会变得越来越短,本来一天一充就可以满足使用需求,今朝要每天两充才行,直到最后,一天两充也处理不了问题,这就是我们常说的手机电池不行了,我们一般称之为锂电池寿命衰降。到底有哪些原由导致了锂电池寿命的降低呢?在回答这个问题之前,我们首先要熟悉一个概念,何为锂电池的寿命?


一般来说,我们将锂电池在循环过程中容量下降到初始容量的80%时所经过的循环次数,含义为锂电池的寿命。手机是要常常更换的电子产品,因此一般电池厂家会将手机锂电池的寿命设计在500次左右,也就是说倘若我们每天为手机充一次电,大概经过一年半左右的时间,我们的手机电池的容量就会下降到初始容量的80%左右,这也就是我们感受到手机的电量越来越不足的原由所在。当然这并不是说让大家尽量不充电、少充电,而是要科学的、合理的充电,在文章的最后,小编会为大家解析一些要怎么样为手机充电的小窍门,希望对大家能够有所帮助。


【干货】浅谈锂电池衰降机理下面我们就来知道以下,为甚么锂电池在使用的过程中,会发生衰降呢?首先我们非得清楚,在锂电池的内部,除了正常的锂离子嵌入和脱嵌正负极的反应,还会存在很多副反应,例如SEI膜的生成和生长,电解液分析,粘结剂分析,正负极活性物质破碎等等因素,都会造成锂电池的容量下降。虽然造成锂电池衰降的因素很多,但是归结起来可以分为三个大类:1)锂损失,由于锂电池是一个关闭系统,内部的物质是恒定的,SEI膜的生成、破坏,负极析锂等都会消耗仅有的Li资源;2)正极活性物质损失,在锂电池使用的过程中往往会发生正极材料颗粒破裂,粘结剂分析和正极材料晶体结构改变等因素,这些都会导致一部分正极活性物质失去嵌锂等能力;3)负极活性物质损失,例如负极活性物质脱落,粘结剂分析等因素,都会导致部分负极活性物质颗粒失去与导电网络的导电连接,从而使其无法嵌锂,造成锂电池容量损失。


近日,英国牛津大学的ChristophR.Birkl提出了利用电池的开路电压对锂电池进行测试的办法。锂电池的开路电压是正极和负极之间的电势差,反应了锂电池的热力学特性,因此能够为我们供应丰富的有关正负极的信息。ChristophR.Birkl利用扣式电池对造成锂电池衰降的三种模式对电池开路电压的影响进行了实验验证,发现通过对电池的开路电压曲线的测试,就可以分辨出造成电池衰降的模式。可以说ChristophR.Birkl的工作,为锂电池系统的管理作出了冲破性的贡献。


【干货】浅谈锂电池衰降机理ChristophR.Birkl利用从某商业方形电池拆下的电极制作成了扣式电池,并模拟了三种锂电池衰降模式:1)锂损失;2)负极活性物质损失;3)正极活性物质损失。为了保证实验的准确性,所有试验电池都要首先在恒温箱里稳定3h,以达到热平衡。在实验中测得了两种电压,一种是在充放电过程中测得的电压,这也倍称作假电压,假电压可以用来辅助判断锂电池的衰降模式。而真正能够对判断锂电池衰降模式的是锂电池的开路电压。


【干货】浅谈锂电池衰降机理首先ChristophR.Birkl依据扣式电池极片的面积计算得到了扣式电池的理论容量,然后通过对正极极片进行充电脱锂模拟了不同程度的锂锂离子损失,通过对负极极片进行裁切模拟了负极活性物质损失,对正极极片裁切模拟了正极活性物质损失。为了对实验结果进行分解,ChristophR.Birkl利用柱状图建立了一个物理模型,如上图所示,其中左侧为负极的SoC状态,右侧为正极的SoC状态,上图模型为正常电池的模型,从图上可以看到在正常电池设计中,一般会负极的容量设计的略微高一些,这一般称作正负极冗余,适当的冗余可以保证锂电池循环性能,也能在锂电池发生过充的情况下能够容纳足够的锂,确保锂不析出,保证电池的安全性。


在该篇中,我们紧要解析了造成锂电池衰降的可能原由,以及ChristophR.Birkl依据这些可能的因素,制作的扣式模拟电池,模拟了:1)锂损失;2)正极活性物质损失;3)负极活性物质损失,简介了ChristophR.Birkl建立的锂电池的物理模型,在下一篇中我们将解析要怎么样利用这一物理模型,对导致锂电池衰降的不同因素对锂电池开路电压的影响进行分解

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