Aké faktory ovplyvnia životnosť lítiovej batérie?

Životnosť lítiovej batérie je ukazovateľ, ktorému je potrebné venovať pozornosť pri používaní lítium-iónovej batérie. Vo všeobecnosti životnosť lítium-iónových batérií ovplyvňujú najmä dva faktory:

1) servisný čas;
2) Počet cyklov.

Podľa rýchlosti rozpadu lítium-iónovej batérie možno rýchlosť rozpadu batérie rozdeliť na skorú lineárnu rýchlosť rozpadu a neskorú nelineárnu rýchlosť rozpadu. Typickým znakom procesu nelineárneho poklesu je, že kapacita batérie sa v krátkom čase výrazne zníži, čo sa bežne označuje ako kapacitné potápanie, čo je veľmi nepriaznivé pre použitie batérie a použitie krokov.

V experimente použil Simon F. Schuster batériu IHR20250A od E-One Moli Energy. Materiál katódy je materiál NMC, materiál anódy je grafit a nominálna kapacita je 1,95 Ah. Analyzovali sa účinky napäťového okna, rýchlosti nabíjania, rýchlosti vybíjania a teploty na nelineárny útlm batérie. Konkrétne experimentálne usporiadanie je uvedené v nasledujúcej tabuľke.

Hlavné výsledky sú nasledovné:

1. Vplyv okna prevádzkového napätia na rast negatívnych filmov SEI je taký, že kvôli širokému elektrochemickému oknu sa zvyšuje rozpúšťanie pozitívnych prvkov prechodného kovu a rozpustené prvky prechodného kovu migrujú na povrch negatívnej elektródy, čo urýchľuje rast negatívnych prechodových kovových filmov elektródy. Výsledky ukazujú, že kinetické podmienky negatívnej elektródy urýchľujú rozpad lítia, takže zrážanie lítia v negatívnej elektróde vopred vedie k skoršiemu nelineárnemu rozpadu.
2. Vplyv pomeru vybíjania náboja

Pretože nelineárne zoslabenie lítium-iónovej batérie je spôsobené hlavne zrážaním lítiového kovu na povrchu zápornej elektródy, nábojový vybíjací prúd úzko súvisí s výskytom nelineárneho útlmu lítium-iónovej batérie. Najvplyvnejším faktorom je nabíjací prúd batérie. Batéria nabitá rýchlosťou 1C vykazuje trend nelineárneho útlmu takmer od začiatku, ale ak znížime nabíjací prúd na 0,5C, potom je časový uzol batérie nelineárny rozpad, ktorý bude značne oneskorený. Vplyv vybíjacieho prúdu na nelineárny útlm batérie je možné takmer ignorovať. Je to hlavne preto, že polarizácia zápornej elektródy sa výrazne zvyšuje so zvýšením nabíjacieho prúdu, čo vedie k výraznému zvýšeniu rizika uvoľnenia lítia zo zápornej elektródy. Vyzrážaný porézny kovový kov podporuje rozklad elektrolytu a urýchľuje. Degradácia dynamického výkonu zápornej elektródy vedie k skorému výskytu nelineárneho rozpadu.

3. Vplyv teploty

Teplota má veľmi dôležitý vplyv na dynamické charakteristiky zápornej elektródy, takže teplota má tiež dôležitý vplyv na čas výskytu nelineárneho útlmu cesta.
Batéria pri cykle 35 °C má najneskôr nelineárny pokles. Ak znížime napäťové okno batérie na 3,17-4,11v, rýchlosť rozpadu batérie pri 35 °C a 50 °C v ranom období je relatívne konzistentná, ale na konci svojej životnosti bude batéria pri 35 °C. C začína vykazovať nelineárny pokles. Je to spôsobené najmä zhoršením kinetických podmienok batérie pri nízkych teplotách, čo uľahčuje analýzu katódy ako lítia, čím sa urýchľuje rast sei filmu, čo vedie k ďalšiemu zhoršovaniu kinetických podmienok katódy, čo vedie k nelineárnemu poklesu skorých lítium-iónových batérií.