鉅大LARGE | 點擊量：763次 | 2019年06月14日
鋰電池衰退的原因有哪些你知道嗎？
據(jù)外媒報道，由于儲能密度高，金屬氧化物、硫化物和氟化物等材料，是前景極好的電動汽車鋰離子電池電極材料。但是，它們的儲能能力衰退很快。日前，科學(xué)家們通過研究一種帶有氧化鐵電極的鋰離子電池發(fā)現(xiàn)，電池充放電超過100次后產(chǎn)生的損耗，是由氧化鋰積累和電解質(zhì)分解造成的。
研究過程中用到的氧化鐵電極，由廉價無毒的磁鐵礦制成。比起目前的電極材料，磁鐵礦等轉(zhuǎn)換型電極材料（即和鋰發(fā)生反應(yīng)時轉(zhuǎn)換為全新產(chǎn)物），可以儲存更多的能量，因為它們可以容納更多鋰離子?！叭欢@些材料的儲能能力衰減非?？欤⑶乙蕾囉陔娏髅芏?。例如，我們對磁鐵礦的電化學(xué)測試顯示，磁鐵礦的容量在前10個高速充放電周期內(nèi)急速下降?！贝隧椦芯控?fù)責(zé)人、功能納米材料中心（CFN）電子顯微鏡小組的領(lǐng)導(dǎo)DongSu表示。CFN是設(shè)于布魯克海文國家實驗室內(nèi)的美國能源部科學(xué)用戶設(shè)施辦公室。
為了找出循環(huán)不穩(wěn)定的原因，科學(xué)家們試圖觀察，當(dāng)電池完成100次循環(huán)后，磁鐵礦的晶體結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)變化情況。他們結(jié)合透射電子顯微鏡（TEM）和同步X射線吸收光譜（XAS），進(jìn)行研究。TEM的電子束通過樣本傳輸，產(chǎn)生特征物質(zhì)的結(jié)構(gòu)圖像或衍射圖案，XAS利用X射線來探測材料的化學(xué)性質(zhì)。
科學(xué)家們利用這些技術(shù)發(fā)現(xiàn)，第一次放電時，磁鐵礦完全分解成金屬鐵納米顆粒和氧化鋰。但在接下來的充電過程中，這種轉(zhuǎn)化反應(yīng)并不是完全可逆的，金屬鐵和氧化鋰的殘留物仍然存在。此外，磁鐵礦原始的“尖晶石”結(jié)構(gòu)在帶電狀態(tài)下演化為“巖鹽”結(jié)構(gòu)（在兩種結(jié)構(gòu)中，鐵原子的位置并不完全相同）。在隨后的充放電循環(huán)中，巖鹽氧化鐵與鋰相互作用，形成氧化鋰與金屬鐵納米顆粒的復(fù)合物質(zhì)。因為轉(zhuǎn)化反應(yīng)不是完全可逆的，這些殘余產(chǎn)物會逐漸積累起來?？茖W(xué)家們還發(fā)現(xiàn)，電解質(zhì)（使鋰離子在兩個電極之間流動的化學(xué)介質(zhì)）在隨后的循環(huán)中會分解。
在研究結(jié)果的基礎(chǔ)上，科學(xué)家們提出一種儲能能力衰退的解釋。CFN電子顯微鏡小組的科學(xué)家、共同首席作者SooyeonHwang說，“由于氧化鋰的電子導(dǎo)電性較低，它的積累會對在電池正負(fù)極之間穿梭的電子形成屏障，我們把它叫做內(nèi)部鈍化層。同樣，電解質(zhì)分解也會形成表面鈍化層，阻礙離子傳導(dǎo)。這些障礙累積起來，阻礙電子和鋰離子到達(dá)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的活性電極材料。”
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
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%
科學(xué)家們指出，在低電流下運(yùn)行電池，可以通過減慢充電速度，恢復(fù)部分容量為電子傳輸提供足夠的時間；然而，要徹底解決這一問題，還需要其他方案。他們認(rèn)為，在電極材料中添加其他元素和改變電解質(zhì)，可以改善容量衰減。
18650鋰電池容量是該型號電池最重要的性能參數(shù)，也是決定電池價格的根本要素，廠家可以設(shè)計不同容量的18650鋰電池，這由原材料與工藝所決定。
18650鋰電池容量是許多工業(yè)用戶和消費者個人所關(guān)心的，這是因為，18650鋰電池容量越大，則使用時間越長，可以為用戶提供更長時間的供電，但在同一體系下，18650鋰電池容量高會帶來價格高的負(fù)面作用，所以，容量和價格平衡非常重要。
目前，國內(nèi)可以見到的18650電池芯主要有國外的三洋、松下、三星、LG等，國內(nèi)的深圳比克相對優(yōu)勢更大一些，此外還有天津力神等。
在上述電池生產(chǎn)廠家中，18650鋰電池容量分布在1000mAh到3000mAh之間，但技術(shù)比較成熟的一般是在1800mAh到2600mAh之間，這是因為，18650鋰電池容量太低，會影響電池有效工作時間，在適用性上存在問題。而18650鋰電池容量太高，則成本上升較大，而且，非特殊領(lǐng)域過高容量的18650鋰電池意義也不是很大。
在電池體積已經(jīng)固定的情況下，提高18650鋰電池容量的方法主要是多塞活性物質(zhì)以及提高活性物質(zhì)的克比容量。18650鋰電池容量提升是一個歷史過程，從上世紀(jì)90年代的600mAh一直發(fā)展到目前的3000mAh。在提高18650鋰電池容量的過程中，日系企業(yè)做出了杰出的貢獻(xiàn)。
18650鋰電池容量是廠家的主要賣點，此外，相同容量的18650鋰電池電芯品牌也是影響價格的因素，一般來說，進(jìn)口品牌比同類型的國產(chǎn)品牌價格高，前面說了，決定18650鋰電池容量的主要因素還有原材料結(jié)構(gòu)，因而從正極來看，采用鈷酸鋰、錳酸鋰和三元材料、磷酸鐵鋰的價格會有差異。
因為容量對價格的主導(dǎo)作用，市面上的18650鋰電池容量會存在虛標(biāo)現(xiàn)象，比如，把容量為2200mAh的18650鋰電池容量標(biāo)為2600mAh，這是欺騙消費者的行為，容量不達(dá)標(biāo)往往由人工養(yǎng)料造成所以，用戶要認(rèn)準(zhǔn)正宗廠家的牌子。
18650鋰電池容量是否達(dá)標(biāo)不但影響用戶體驗，從長期來看，對生產(chǎn)廠家也是考驗，消費者購買電池時，沒必要糾結(jié)于國外原裝電池，因為國內(nèi)封裝廠也會采用進(jìn)口鋰電池，其18650鋰電池容量并無不同，重要的是這些18650鋰電池容量是真實的。
美國宇航局噴氣推進(jìn)實驗室業(yè)已研制成功一種新型的鋰陽極電化學(xué)電池，從而提高了充電鋰電池的充電放電循環(huán)次數(shù)。盡管老式的二級鋰電池貯電性能較好，但循環(huán)壽命較短，這是因為鋰電池的組成在物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)上是不相容的，經(jīng)幾次循環(huán)，陰極易于分解。
新型鋰電池采用與電解液相容的材料，這種材料是濕潤的，且化學(xué)成份是穩(wěn)定的。電介質(zhì)的蒸發(fā)力低，電化學(xué)穩(wěn)定性好，從而改進(jìn)了電池的包裝和安全性。而且這種電池可在低于100℃的中溫條件下進(jìn)行運(yùn)行，因而適用于機(jī)動車、通訊和其它多方面。
這種新型鋰電池除具有鋰陽極外，還有二硫化鈦陰極和由LIA3F6組成的電極。分液器外涂有表面活化劑，在陰極中含有一種特殊結(jié)合力的配方，與新型電極相容。結(jié)果表明，此種電池的循環(huán)壽命是性能最佳電池的2倍。
以砜為主的電介液，如3MeS是一種雜環(huán)化合物，之所以選擇此類化合物作電介液是因為它們具有比通常所使用的2MeTHF電介液抗氧化和抗還原作用都強(qiáng)。此外，該電介液還具有溶點較低，沸點較高的特點，因而使用溫度較廣。但同時它們又具有極高的極性，不能使分液器非極性材料變濕潤。所以，在分液器表層需涂味哇琳或硅-乙二醉咪銼啉作表面活化劑。這些物質(zhì)可以使電介液將分液器變潮，而不影響電極的穩(wěn)定性。
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