Welke factoren zullen de levensduur van een lithiumbatterij beïnvloeden?

De levensduur van een lithiumbatterij is een index waar bij het gebruik van een lithium-ionbatterij op moet worden gelet. Over het algemeen wordt de levensduur van lithiumionbatterijen voornamelijk beïnvloed door twee factoren:

1) Servicetijd;
2) Aantal cycli.

Volgens de vervalsnelheid van de lithium-ionbatterij kan de vervalsnelheid van de batterij worden onderverdeeld in een vroege lineaire vervalsnelheid en een late niet-lineaire vervalsnelheid. Het typische kenmerk van het niet-lineaire afnameproces is dat de capaciteit van de batterij in korte tijd aanzienlijk afneemt, wat gewoonlijk capaciteitsduiken wordt genoemd, wat zeer ongunstig is voor het gebruik van de batterij en het gebruik van de trappen.

In het experiment gebruikte Simon F. Schuster de IHR20250A-batterij van E-One Moli Energy. Het kathodemateriaal is NMC-materiaal, het anodemateriaal is grafiet en de nominale capaciteit is 1,95 Ah. De effecten van het spanningsvenster, de laadsnelheid, de ontlaadsnelheid en de temperatuur op de niet-lineaire verzwakking van de batterij werden geanalyseerd. De specifieke experimentele opstelling wordt getoond in de volgende tabel.

De belangrijkste resultaten zijn als volgt:

1. De invloed van het bedrijfsspanningsvenster op de groei van negatieve SEI-films is dat vanwege het brede elektrochemische venster het oplossen van positieve overgangsmetaalelementen wordt verbeterd en de opgeloste overgangsmetaalelementen migreren naar het negatieve elektrodeoppervlak, wat versnelt de groei van negatieve elektrode-overgangsmetaalfilms. De resultaten laten zien dat de kinetische omstandigheden van de negatieve elektrode het verval van lithium versnellen, zodat de neerslag van lithium in de negatieve elektrode vooraf leidt tot het eerdere niet-lineaire verval.
2. Invloed van de ladingontladingsverhouding

Omdat de niet-lineaire verzwakking van een lithium-ionbatterij hoofdzakelijk wordt veroorzaakt door de neerslag van lithiummetaal op het oppervlak van de negatieve elektrode, is de laadontlaadstroom nauw verwant aan het optreden van de niet-lineaire verzwakking van een lithium-ionbatterij. De meest invloedrijke factor is de laadstroom van de batterij. De batterij die met een snelheid van 1C wordt opgeladen, vertoont vrijwel vanaf het begin een niet-lineaire verzwakkingstrend, maar als we de laadstroom terugbrengen tot 0,5C, dan is het tijdsknooppunt van de batterij een niet-lineair verval, wat aanzienlijk zal worden vertraagd. De invloed van de ontlaadstroom op de niet-lineaire verzwakking van de batterij kan vrijwel worden genegeerd. Dit komt voornamelijk omdat de polarisatie van de negatieve elektrode aanzienlijk toeneemt met de toename van de laadstroom, wat leidt tot een aanzienlijke toename van het risico dat lithium vrijkomt uit de negatieve elektrode. Het neergeslagen poreuze metaal bevordert de afbraak van elektrolyt en versnelt. De verslechtering van de dynamische prestaties van de negatieve elektrode leidt tot het vroegtijdig optreden van niet-lineair verval.

3. Effect van temperatuur

De temperatuur heeft een zeer belangrijke invloed op de dynamische eigenschappen van de negatieve elektrode, dus de temperatuur heeft ook een belangrijke invloed op het tijdstip waarop de niet-lineaire verzwakking van het beslag optreedt.
De batterij bij 35 ° C-cyclus kent uiterlijk een niet-lineaire afname. Als we het spanningsvenster van de batterij terugbrengen tot 3,17-4,11 V, is de vervalsnelheid van de batterij bij 35 ° C en 50 ° C in de beginperiode relatief consistent, maar aan het einde van zijn levensduur is de batterij 35 ° C C begint een niet-lineaire daling te vertonen. Dit is voornamelijk te wijten aan de verslechtering van de kinetische omstandigheden van de batterij bij lage temperaturen, waardoor de kathode gemakkelijker als lithium kan worden geanalyseerd, waardoor de groei van de sei-film wordt versneld, wat leidt tot een verdere verslechtering van de kinetische omstandigheden van de kathode. wat leidt tot de niet-lineaire achteruitgang van vroege lithium-ionbatterijen.