影响锂离子电池循环寿命的根本因素是什么？

有关锂离子电池的循环寿命

电池寿命，感觉不耐用，容量不比以前多，这些都是循环寿命下降的体现。

循环寿命衰减实际上是电池当前实际使用容量相关于厂额定容量的下降趋势。

在理想的锂离子电池中，容量的平衡不会随着电池周期的延长而改变。任何可能出现或消耗锂离子的副反应都可能导致电池容量平衡的改变。一旦电池容量平衡发生变化，这种变化是不可逆的，可以通过多次循环积累，严重影响电池的循环性能。

影响锂离子电池循环寿命的因素很多，但其根本原因是锂离子参与能量转移的数量在减少。要注意的是，电池中锂的总量并没有减少，但是被激活的锂离子较少，它们被困在其他地方或活动的通道被堵塞，不能自由地参与循环充放电的过程。

然后，只要我们了解应该参与氧化还原反应的锂离子去了哪里，我们就可以找出容量下降的机理，有针对性地采取措施延缓锂离子电池的容量下降，提高锂离子电池的循环寿命。

1.金属锂沉积

通过前面的分析，我们了解锂不应该以金属的形式存在于锂离子电池中，锂元素要么是以金属氧化物的形式，要么是以锂碳化合物的形式，要么是以离子的形式存在。

金属锂的沉积通常发生在负极的表面。由于一定的原因，当锂离子迁移到负极表面时，一些锂离子并没有进入负极的活性物质中形成稳定的化合物。相反，它们获得电子并沉积在负极表面成为金属锂，它们不再参与后续的循环过程，导致容量下降。

这有几个原因:充电超过截止电压;大充电率;阴极材料不足。当过充或阳极材料不足时，阳极无法容纳锂离子从阳极迁移，导致金属锂沉积。由于过量的锂离子在短时间内到达负极，在大比例充电时，会造成堵塞和沉积。

金属锂的沉积不仅会导致循环寿命的降低，还会导致正负极短路，造成严重的安全问题。

为了解决这个问题，我们要合理的正极负极材料配比，同时严格限制锂离子电池的使用，防止超过使用极限。当然，从乘法器的性能来看，也可以改善局部的循环寿命。

2.阴极材料分解

锂金属氧化物作为阴极材料,有足够的稳定性,但在长期使用过程中,它将继续分解,出现一些电化学惰性材料(如Co3O4Mn2O3等)和一些可燃气体,这将破坏的能力之间的平衡电极和造成不可逆转的损失。

这种情况在充电过度的情况下尤为明显，有时甚至会出现严重的分解和气体释放，不仅影响电池容量，还会造成严重的安全隐患。

除了严格限制电池的充电截止电压外，提高阴极材料的化学稳定性和热稳定性也是降低循环寿命递减率的可行方法。

3.SEI膜在电极表面

前面说过,碳材料作为锂离子电池的阳极,主回路的过程中,电解液会形成一个固体电解质层表面的电极(SEI)电影,不同的阳极材料有一些差异,但SEI膜成分重要由碳酸锂,烷基锂,氢氧化锂,等等,当然,还有盐分解产物,有些聚合物等。SEI膜的形成过程将使用锂离子电池,和SEI膜不稳定,将不断循环期间,公开新的碳表面与电解液反应生成一个新的SEI膜,这将不断引起锂离子和电解质的持续亏损,导致电池容量降低。SEI膜有一定的厚度。

4.电解质

在持续循环的过程中,由于化学稳定性和热稳定性的限制,电解质会分解,不断挥发,从而积累了很长时间,导致电解质的总量减少,阳极和阴极材料的渗透不足,不完整的充电和放电反应,导致实际使用能力下降。

在电解质和金属离子杂质如铁、钠、铝和镍中含有活性氢的物质。因为杂质的氧化电位通常低于锂离子电池的正极潜力,很容易氧化表面的正电极,和负电极的氧化减少,不断消耗正极和负极活性物质,导致自放电,即改变电池放电异常的情况下使用。电池寿命是由充电和放电的循环次数决定的。

也有一定量的水电解质,将化学反应与LiFP6电解液生出现活和高频,进而破坏了SEI膜出现更多的生活,导致生活锂离子沉积和持续的消费活跃,导致减少电池循环寿命。

从以上分析可以看出，电解质对锂离子电池的循环寿命有着非常重要的影响。选择合适的电解液可以显著提高电池的循环寿命。

5.隔离膜堵塞或损坏

隔离膜的用途是隔离电池的正极和负极，防止短路。在锂离子电池循环过程中，隔离膜的干燥是导致电池早期性能下降的重要原因。这重要是由于隔离膜本身缺乏电化学稳定性和力学性能，以及在重复充电过程中隔离膜的电解液渗透恶化。由于隔离膜干燥，电池欧姆内阻增大，导致充放电通道堵塞。充放电不完全，电池容量无法恢复到初始状态，大大降低了电池的容量和使用寿命。

6.阳极和阴极材料脱落

负极活性物质,通过胶粘剂和固定在上面的基础,在长期使用的过程中,由于胶的失败由机械振动和电池,负极活性物质损失,在电解质溶液中,它可以导致参与电化学反应的活性物质减少电池循环寿命的下降。

粘结剂的长期稳定性和电池良好的机械性能将能够延缓电池周期寿命的递减率。

7.使用外部因素

锂离子电池具有合理的工作条件和工作范围，如充放电截止电压、充放电倍增器、工作温度范围、储存温度范围等。然而,在实际的使用,滥用超出了允许范围是很常见的,长期不合理的使用,将会导致不可逆的化学反应的电池,对电池造成损害机制,加速电池老化,导致循环寿命快速下降,在严重的情况下,会导致安全事故。

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