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每一個(gè)鋰電行業(yè)的人都不得不考慮鋰離子電池循環(huán)性能,而更長(zhǎng)的循環(huán)壽命意味著更少的資源消耗。那么究竟什么什么決定著鋰離子電池循環(huán)的性能的呢?接下來(lái)全裕鋰電池廠家?guī)阋黄鹆私庖幌掳桑?
1. 水分:過(guò)多的水分會(huì)與正負(fù)極活性物質(zhì)發(fā)生副反應(yīng)、破壞其結(jié)構(gòu)進(jìn)而影響循環(huán),同時(shí)水分過(guò)多也不利于SEI膜的形成。但在痕量的水分難以除去的同時(shí),痕量的水也可以一定程度上保證電芯的性能??上奈鋵?duì)這個(gè)方面的切身經(jīng)驗(yàn)幾乎為零,說(shuō)不出太多的東西。
2.材料種類:材料的選擇是影響鋰離子電池性能的一要素。有些鋰電池廠家選擇了循環(huán)性能較差的材料,工藝再合理、制成再完善,電芯的循環(huán)也必然無(wú)法保證;選擇了較好的材料,即使后續(xù)制成有些許問(wèn)題,循環(huán)性能也可能不會(huì)差的過(guò)于離譜(一次鈷酸鋰克發(fā)揮僅為135.5mAh/g左右且析鋰的電芯,1C雖然百余次跳水但是0.5C、500次90%以上;一次電芯拆開(kāi)后負(fù)極有黑色石墨顆粒的電芯,循環(huán)性能正常)。在電芯設(shè)計(jì)時(shí),若一極確認(rèn)選用循環(huán)性能較差的材料,則另一極無(wú)需選擇循環(huán)性能較好的材料,浪費(fèi)。
3.正負(fù)極壓實(shí):正負(fù)極壓實(shí)過(guò)高,雖然可以提高電芯的能量密度,但是也會(huì)一定程度上降低材料的循環(huán)性能。從有些鋰電池廠家提出的建議來(lái)分析的話,壓實(shí)越大,相當(dāng)于對(duì)材料的結(jié)構(gòu)破壞越大,而材料的結(jié)構(gòu)是保證鋰離子電池可以循環(huán)使用的基礎(chǔ);此外,正負(fù)極壓實(shí)較高的電芯難以保證較高的保液量,而保液量是電芯完成正常循環(huán)或更多次的循環(huán)的基礎(chǔ)。
4.涂布膜密度:?jiǎn)我蛔兞康目紤]膜密度對(duì)循環(huán)的影響幾乎是一個(gè)不可能的任務(wù)。膜密度不一致要么帶來(lái)容量的差異、要么是電芯卷繞或疊片層數(shù)的差異。對(duì)同型號(hào)同容量同材料的電芯而言,降低膜密度相當(dāng)于增加一層或多層卷繞或疊片層數(shù),對(duì)應(yīng)增加的隔膜可以吸收更多的電解液以保證循環(huán)??紤]到更薄的膜密度可以增加電芯的倍率性能、極片及裸電芯的烘烤除水也會(huì)容易些,當(dāng)然太薄的膜密度涂布時(shí)的誤差可能更難控制,活性物質(zhì)中的大顆粒也可能會(huì)對(duì)涂布、滾壓造成負(fù)面影響,更多的層數(shù)意味著更多的箔材和隔膜,進(jìn)而意味著更高的成本和更低的能量密度。所以,全裕 鋰電池廠家認(rèn)為評(píng)估時(shí)也需要均衡考量。
5.負(fù)極過(guò)量:負(fù)極過(guò)量的原因除了需要考慮不可逆容量的影響和涂布膜密度偏差之外,對(duì)循環(huán)性能的影響也是一個(gè)考量。對(duì)于鈷酸鋰加石墨體系而言,負(fù)極石墨成為循環(huán)過(guò)程中的“短板”一方較為常見(jiàn)。若負(fù)極過(guò)量不充足,電芯可能在循環(huán)前并不析鋰,但是循環(huán)幾百次后正極結(jié)構(gòu)變化甚微但是負(fù)極結(jié)構(gòu)被破壞嚴(yán)重而無(wú)法完全接收正極提供的鋰離子從而析鋰,造成容量過(guò)早下降。
6.電解液量:有鋰電池廠家技術(shù)人員提出,電解液量不足對(duì)循環(huán)產(chǎn)生影響主要有三個(gè)原因,一是注液量不足,二是雖然注液量充足但是老化時(shí)間不夠或者正負(fù)極由于壓實(shí)過(guò)高等原因造成的浸液不充分,三是隨著循環(huán)電芯內(nèi)部電解液被消耗完畢。有些小的鋰電池廠家覺(jué)得注液量不足和保液量不足文武之前寫過(guò)《電解液缺失對(duì)電芯性能的影響》因而不再贅述。不完整的SEI膜一方面無(wú)法有效阻止負(fù)極與電解液發(fā)生副反應(yīng)從而消耗電解液,一方面在SEI膜有缺陷的部位會(huì)隨著循環(huán)的進(jìn)行而重新生成SEI膜從而消耗可逆鋰源和電解液。所以結(jié)合了眾多鋰電池廠家討論出來(lái)的結(jié)果而言,不論是對(duì)循環(huán)成百甚至上千次的電芯還是對(duì)于幾十次既跳水的電芯,若循環(huán)前電解液充足而循環(huán)后電解液已經(jīng)消耗完畢,則增加電解液保有量很可能可以一定程度上提高其循環(huán)性能。
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