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預(yù)鋰化對鋰離子電池貯存壽命的影響

預(yù)鋰化對鋰離子電池貯存壽命的影響

發(fā)布人:Jay 發(fā)布時間:2021-08-27 瀏覽次數(shù):4290

導(dǎo)讀:本文主要介紹預(yù)鋰化對鋰離子電池貯存壽命的影響。


過去十幾年來,鋰離子電池技術(shù)得到了飛速發(fā)展,電池壽命、能量密度、功率密度都得到了極大提升,在新一代能源系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。作為電動汽車、電子設(shè)備和軍用武器裝備的理想電源,電池的壽命是影響其用途的最為關(guān)鍵因素之一。二次電池的壽命分為貯存壽命和循環(huán)壽命,貯存壽命是指電池在一定的荷電狀態(tài)和溫度下貯存后性能衰減至一定量所用的時間,循環(huán)壽命是指電池在一定的電流條件下充放電循環(huán)一定次數(shù)后性能衰減至一定量所用的時間。


不同的應(yīng)用場景有不同的需求,一般使用頻率較高的電動汽車、電子設(shè)備要求鋰離子電池具備較長的循環(huán)壽命,對貯存壽命要求不高,這類電池的月自放電率在3%~10%;而作為軍用設(shè)備上(無人機(jī)、導(dǎo)彈)的電源,特別是某些一次使用的武器裝備上,要求鋰離子電池具有長時間的滿電荷擱置貯存壽命,這種情況下鋰離子電池的貯存壽命非常重要,甚至影響武器裝備的使用壽命。


鋰電池在高荷電態(tài)下長期貯存,容量損失分為兩種:一種為可逆容量損失,這種損失通過充電可以恢復(fù),一般取決于原材料設(shè)計以及電池制作工藝,通過選用本征自放電率較低的原材料,嚴(yán)格控制加工過程的水分、多余物是可以大幅降低可逆容量損失的;另一種是不可逆容量損失,這種損失不可恢復(fù),主要來源于副反應(yīng)、活性物質(zhì)脫落、結(jié)構(gòu)變化等,其中負(fù)極造成的不可逆容量損失占絕大部分。


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預(yù)化成工藝是一種電化學(xué)預(yù)鋰化方法,該方法操作簡單、可以精確控制預(yù)鋰化量,提高電池首次效率。通過負(fù)極預(yù)化成,人為補(bǔ)充負(fù)極活性鋰,使電池充滿電后負(fù)極的活性鋰大于正極鋰需求量,即使負(fù)極存在一定的容量損失,但仍然足以滿足正極的全部需求,通過這種方法預(yù)期可以大幅降低電池的容量損失,提升貯存壽命。


1)預(yù)鋰化軟包貯存電池6個月容量保持率99.4%,遠(yuǎn)高于對比電池的94.2%,循環(huán)300次容量無衰減,而對比電池僅為96.9%。


2)為了防止預(yù)鋰化的負(fù)極析鋰,需要精確預(yù)鋰化的量與負(fù)極過量比,并通過三電極等方式監(jiān)測負(fù)極電位區(qū)間,確保處于合理的充放電區(qū)間,以保證電池的循環(huán)壽命。


3)過多的預(yù)鋰化量需要負(fù)極過量比加大,會導(dǎo)致負(fù)極面密度過大影響電池的倍率性能。


4)在軟包貯存電池設(shè)計基礎(chǔ)上進(jìn)行了18650電池的研制,同樣采用預(yù)鋰化處理工藝,并進(jìn)行了倍率、貯存性能及循環(huán)性能的全面評估,再次驗證了預(yù)鋰化對提升電池貯存壽命有顯著效果。


未來,對預(yù)鋰化對鋰離子電池貯存壽命的影響進(jìn)行進(jìn)一步深入研究,探究預(yù)鋰化量、負(fù)極過量比、預(yù)鋰化工藝等對電池性能的影響。


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