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为何磷酸铁锂离子电池包寿命衰减

2021-10-28   点击量:43

1、锂离子电池包内阻,尤其是极化内阻的不一致,使得个别电池在充放电过程中电压变化剧烈,从而导致整个电池组的变化剧烈;


2、单体超薄电池电压的不一致,将影响电池组的调峰能力,使得整体锂离子电池组放出的能量降低;


3、由于超薄电池工作中有放热和吸热过程,电池温度会不断变化,当过热时,会带来性能下降和安全隐患,事实证明,近年发生的电动汽车运营和测试起火的导火索都是因为过温保护不到位引起电池发热起火的,电池类型不但有锰酸锂,磷酸铁锂离子电池包也是如此;


4、容量是离散性中最严重的因素,容量不一致重要引起两个方面的性能问题,一是部分磷酸铁锂离子电池包会处于过充过放状态,导致燃烧、爆炸等不安全因素,二是低容量单体电池因为提早结束工作,影响到整个超薄电池组中其他单体电池的能量不能完全释放,从而引起整个锂离子电池组的寿命衰减。


5、电解液的氧化分解与界面反应


电解液的性质显著影响锂离子电池的比容量、寿命、倍率充放电性能、工作温度范围以及安全性能等。电解液重要包括溶剂、电解质和添加剂三个部分。溶剂的分解、电解质的分解都会导致电池容量的损失。


6、温度绝对是影响锂离子电池包寿命的关键因素之一,过高的温度或过低的温度都会造成活性锂离子含量的降低,从而减少锂离子电池寿命。


造成磷酸铁锂离子电池包寿命衰降的重要因素是在循环的过程中由于SEI膜重构和生长造成的Li消耗。


NeelimaPaul利用中子衍射的方法对循环1C循环4750次后和23℃状态下存储2年(20%SoC)的电池进行分析后发现,即便是锂离子电池包完全放电后(正极处于嵌锂状态,负极处于脱锂状态),但是在正极的衍射峰中仍然观察到了相当比例的FePO4,在循环4750次的电池中LFP:FP的比例为67:33,在存储2年的电池中LFP:FP比例为75:25,而负极的衍射峰中没有观察到LiC6的衍射峰。


这一结果显示磷酸铁锂离子电池包在循环和存储过程中有相当比例的Li+凭空消失了,同时也表明在循环过程中正负极活性物质都能够参与到充放电反应中,并没有发生活性物质的损失,因此造成磷酸铁锂离子电池包衰降的重要原因就是循环过程中的Li损失。


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钜大特种电池工程研究院

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