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锂离子电池容量越用越低的原因是什么?

2022-03-16   点击量:1004

锂离子电池容量随着循环次数的新增而逐渐下降,充电电压平台升高,放电电压平台明显下降,放电电压平台变短。由欧姆定律可知,电池在恒流充放电时,其输入输出电压与电阻、电流存在以下关系:V=E-IR。式中,E为电池在平衡电位下的电动势,I为恒流充放电电流(充电时电流为负值、放电时电流为正值),R是电池的总内阻,包括溶液内阻,正负极的极化内阻以及活性物质和溶液之间、活性物质与集流体之间的接触电阻。电池在恒流充放制式下进行循环,充放电电流保持恒定不变。而随循环次数新增,电池的总内阻在不断增大。因此,电池循环过程中,充电电压平台逐渐升高,而放电电压平台逐渐降低。


美国能源部的这项研究发现,组成电池电极的材料经常会破裂分解,使得某些金属离子(这里特指锰元素)可以自由浮动并跑到相反的电极那,然后困陷住锂离子。


随着时间的推移,越来越多的锂离子不能投入正常工作(被锁住),锂离子电池的容量也因此而逐渐降低,最终导致无法继续供应理想的续航时间。


研究解释到:锂离子电池容量变小是与电极上锰元素的管理、以及被困住的锂离子数量有着严格的相关性。未来在延长锂离子电池使用寿命的方法上,这个技术难关是要克服才有可能的。

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钜大特种电池工程研究院

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