鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:623次 | 2021年12月23日
鋰離子電池性能為什么會(huì)衰退?
鋰離子電池在我們生活中日常可見,除了電動(dòng)汽車中會(huì)應(yīng)用外,更多地見于手機(jī)、平板電腦等電子產(chǎn)品,而它們的性能每時(shí)每刻都在衰減。
每次當(dāng)手機(jī)或電動(dòng)汽車用完電時(shí),你會(huì)對(duì)其進(jìn)行充電,這一循環(huán)完成后,其最大容量便會(huì)減少一些。幾年后,你會(huì)發(fā)現(xiàn)手機(jī)原本充一次電可用2天,現(xiàn)在只能用半天;電動(dòng)汽車一次充電原本可從上海市區(qū)開到崇明,現(xiàn)在從公司開到家就沒電了。
近期,美國能源部的研究者發(fā)現(xiàn)了電池容量下降的原因。
根據(jù)Gizmodo網(wǎng)站報(bào)告,這重要?dú)w因于離子在電池中的運(yùn)動(dòng)使電極結(jié)構(gòu)改變。
在鋰離子電池中,鋰離子通過非水電解質(zhì)從陽極移動(dòng)至陰極。每次進(jìn)行充放電循環(huán),電極結(jié)構(gòu)都會(huì)發(fā)生微弱的變化(原子能級(jí)的變化)。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
放電過程中,離子穿越陽極,它們在電極表面以不規(guī)則形式逐漸消耗。布魯克海文實(shí)驗(yàn)室中心(BrookhavenLab'sCenter)材料學(xué)家HuolinXin將這一現(xiàn)象描述為與鋼鐵逐漸生銹類似。
不幸的是,鋰離子電池的這一瑕疵是“與生俱來的”,無法改變。不僅是陽極,陰極也同樣會(huì)發(fā)生性能衰減。
當(dāng)鋰離子在充電過程中穿越電極時(shí),會(huì)出現(xiàn)一種巖鹽(rock-salt),在電池中就形成一層電絕緣外殼。這層絕緣外殼越厚,電池的充電性能則越差。HuolinXin表示,在充電電壓較高的情況下,充電性能的下降幅度更為明顯。不僅如此,電池最大容量也會(huì)因此下降。
Xin指出,在陰極處加入一種可以抵制結(jié)晶現(xiàn)象的涂層材料或許能夠解決這一問題,這種涂層能夠讓離子在陽極和陰極間自由穿梭。不過,這類材料要經(jīng)過長期的研發(fā)和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。