揭秘:殘害鋰離子動力電池壽命的凶手是誰?
發布時間:2015-12-09 責任編輯:sherry
【導讀】lilizidonglidianchizaixingyezhongyingyongpoguangfan,shouxianyumuqiandelilizidonglidianchijishufazhanpingjing,duidonglidianchishiyongshoumingdeyingxiangyinsujinxingyanjiu,bingjiejuexiangguanwentiyongyiyanchangdonglidianchideshiyongshoumingxiandeshifenzhongyao。shouxianyaogaomingbai,daodicanhaililizidonglidianchishoumingdexiongshoushishui?
鋰離子動力電池單體並不能滿足電動汽車的動力需求,因此電動汽車必須采用多塊電池進行串聯、並聯構成的動力電池組來(lai)提(ti)供(gong)電(dian)動(dong)汽(qi)車(che)使(shi)用(yong)能(neng)量(liang)。從(cong)目(mu)前(qian)的(de)鋰(li)離(li)子(zi)動(dong)力(li)電(dian)池(chi)單(dan)體(ti)製(zhi)造(zao)工(gong)藝(yi)水(shui)平(ping)來(lai)看(kan),生(sheng)產(chan)過(guo)程(cheng)中(zhong)的(de)各(ge)種(zhong)因(yin)素(su)影(ying)響(xiang)使(shi)得(de)同(tong)一(yi)型(xing)號(hao)的(de)單(dan)體(ti)電(dian)池(chi)也(ye)會(hui)在(zai)電(dian)壓(ya)、容量、內nei阻zu等deng方fang麵mian產chan生sheng偏pian差cha。動dong力li電dian池chi組zu的de性xing能neng決jue定ding於yu電dian池chi單dan體ti的de性xing能neng,但dan絕jue不bu是shi單dan體ti電dian池chi性xing能neng的de簡jian單dan累lei加jia。由you於yu單dan體ti電dian池chi性xing能neng不bu一yi致zhi性xing的de存cun在zai,使shi得de動dong力li電dian池chi組zu在zai電dian動dong汽qi車che上shang進jin行xing反fan複fu使shi用yong時shi,動dong力li電dian池chi組zu產chan生sheng各ge種zhong問wen題ti從cong而er導dao致zhi使shi用yong壽shou命ming縮suo短duan。
受(shou)限(xian)於(yu)目(mu)前(qian)的(de)鋰(li)離(li)子(zi)動(dong)力(li)電(dian)池(chi)技(ji)術(shu)發(fa)展(zhan)瓶(ping)頸(jing),對(dui)動(dong)力(li)電(dian)池(chi)使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)的(de)影(ying)響(xiang)因(yin)素(su)進(jin)行(xing)研(yan)究(jiu),並(bing)解(jie)決(jue)相(xiang)關(guan)問(wen)題(ti)用(yong)以(yi)延(yan)長(chang)動(dong)力(li)電(dian)池(chi)的(de)使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)顯(xian)得(de)十(shi)分(fen)重(zhong)要(yao)。這(zhe)將(jiang)有(you)助(zhu)於(yu)鋰(li)離(li)子(zi)動(dong)力(li)電(dian)池(chi)在(zai)電(dian)動(dong)汽(qi)車(che)的(de)發(fa)展(zhan),提(ti)高(gao)鋰(li)離(li)子(zi)動(dong)力(li)電(dian)池(chi)的(de)使(shi)用(yong)效(xiao)率(lv)。

動力電池單體使用壽命的影響因素
針對在電動汽車上使用的動力電池使用壽命終了,定義是電池的衰減量達到初始容量的20%。donglidianchideshiyongshoumingzaidiandongqicheshangfanfuchongfangdianshi,huiyouyulilizidianchineibudefufanyingbuduanfashengshidedianchibenticailiaoxingzhierfashengshuaitui。zhezhongshuaituishiyouyuyixiajigefangmianchansheng:電極材料晶格結構的改變;電極材料發生分解、剝落或腐蝕造成活性材料減少;電解液分解消耗引起的導電性下降和阻抗增加;由於負極析鋰或副反應造成可脫嵌的鋰離子被消耗;副反應生成的氣體、不溶物質以及粘結劑改性和集流體腐蝕引起的阻抗增加。
從實際使用環境條件來看,影響動力電池單體使用壽命的因素主要包括充放電截止電壓、充放電倍率、使用溫度以及擱置條件。
已yi經jing有you很hen多duo資zi料liao文wen獻xian表biao明ming在zai一yi定ding範fan圍wei內nei,不bu同tong充chong電dian截jie止zhi電dian壓ya的de循xun環huan壽shou命ming分fen別bie隨sui充chong電dian電dian壓ya越yue高gao而er越yue短duan。這zhe說shuo明ming充chong電dian截jie止zhi電dian壓ya對dui電dian池chi使shi用yong壽shou命ming的de影ying響xiang非fei常chang大da。高gao的de充chong電dian截jie止zhi電dian壓ya會hui加jia劇ju電dian池chi副fu反fan應ying的de發fa生sheng導dao致zhi電dian池chi使shi用yong壽shou命ming縮suo短duan。動dong力li電dian池chi在zai整zheng車che上shang使shi用yong時shi,由you於yu電dian動dong汽qi車che的de各ge種zhong行xing駛shi狀zhuang況kuang使shi得de電dian池chi易yi出chu現xian衰shuai退tui而er在zai較jiao高gao電dian位wei區qu域yu充chong放fang電dian時shi性xing能neng下xia降jiang較jiao嚴yan重zhong。
donglidianchizaidiandongqichedeshiyongguochengzhongweimanzubutongdejiashigongkuangcongercaiyongbutongdechongfangdianbeilv。duidonglidianchibeilvchongfangdiandeyanjiubiaomingdabeilvchongfangdianhuijiasudianchirongliangdeshuaijian,chongfangdianbeilvyueda,dianchirongliangshuaijianyuekuai。zhezhuyaoshiyouyuzhengjicailiaojiegouhexingzhidegaibianyijifujibiaomianmozenghoudaozhililizikuosankunnanzaochengde。ruguochongfangdianbeilvguodadehua,haiyoukenengzaochengdantidianchiguore、短路引起爆炸等。
不bu同tong的de動dong力li電dian池chi有you不bu同tong的de最zui佳jia使shi用yong溫wen度du,過guo高gao或huo過guo低di的de溫wen度du都dou會hui對dui電dian池chi的de使shi用yong壽shou命ming產chan生sheng影ying響xiang。隨sui著zhe溫wen度du的de降jiang低di,鋰li離li子zi動dong力li電dian池chi的de放fang電dian容rong量liang會hui有you所suo降jiang低di。這zhe是shi因yin為wei隨sui著zhe溫wen度du的de降jiang低di,電dian解jie液ye的de離li子zi電dian導dao率lv隨sui之zhi降jiang低di,引yin起qi電dian池chi內nei阻zu迅xun速su增zeng大da,導dao致zhi電dian池chi在zai低di溫wen時shi輸shu出chu性xing能neng變bian差cha。
動力電池在擱置不使用的條件下,會由於電池本身的性質發生自放電、正負極材料鈍化、電解液分解等情況。有實驗結果表明負極SEI性能不穩定會導致負極活性材料快速衰退,並
容易產生鋰金屬析出,而形成穩定SEI膜的鋰電池可以在高溫條件下儲存超過4年,同時不同的電解液組份對電極材料的衰退影響程度不同。
單體的不一致性對動力電池組的影響
電池單體的不一致性主要是在製造過程中產生,由於工藝水平使電池極板厚度、微孔率、活性物質的活化程度等存在微小差別。這種電池內部結構上的不一致性就會使同一批次出廠的同一型號電池的電壓、容量、內阻等不可能完全一致。單體電池的不一致性對動力電池組使用壽命的影響分為電壓的不一致性、容量的不一致性以及內阻的不一致性。
在(zai)單(dan)體(ti)電(dian)池(chi)成(cheng)組(zu)的(de)過(guo)程(cheng)中(zhong),如(ru)果(guo)電(dian)壓(ya)的(de)不(bu)一(yi)致(zhi)性(xing)較(jiao)大(da),會(hui)造(zao)成(cheng)低(di)壓(ya)電(dian)池(chi)與(yu)正(zheng)常(chang)電(dian)池(chi)一(yi)起(qi)使(shi)用(yong)時(shi)成(cheng)為(wei)電(dian)池(chi)組(zu)的(de)負(fu)載(zai)。因(yin)為(wei)當(dang)並(bing)聯(lian)的(de)兩(liang)節(jie)電(dian)池(chi)中(zhong)存(cun)在(zai)低(di)壓(ya)電(dian)池(chi),那(na)麼(me)會(hui)發(fa)生(sheng)互(hu)充(chong)電(dian)現(xian)象(xiang),其(qi)他(ta)電(dian)池(chi)將(jiang)會(hui)給(gei)該(gai)電(dian)池(chi)充(chong)電(dian)。這(zhe)種(zhong)連(lian)接(jie)方(fang)式(shi)會(hui)使(shi)得(de)低(di)壓(ya)電(dian)池(chi)的(de)容(rong)量(liang)小(xiao)幅(fu)度(du)增(zeng)加(jia)而(er)高(gao)壓(ya)電(dian)池(chi)容(rong)量(liang)大(da)幅(fu)度(du)減(jian)少(shao),能(neng)量(liang)損(sun)耗(hao)在(zai)互(hu)充(chong)電(dian)上(shang)達(da)不(bu)到(dao)理(li)想(xiang)的(de)對(dui)外(wai)輸(shu)出(chu)。
chushirongliangbuyizhizaidianchichengzuqianjingguoshaixuanyijingdadajianxiao,zaishiyongguochengjinguankeyitongguodianchidantidanduchongdianfangshilaipinghengdantidianchichushirongliangdebutong。dandiandongqichedelianxuchongfangdianxunhuanguochengshidezhezhongbuyizhixingzaimouzhongchengdushanghuifangda,rongliangsuixunhuandeshuaijiansudubutong,suizhedianchixunhuancishudezengjia,rongliangdechayijiuhuiyuelaiyueda。zheyanghuishidedantidianchiderongliangjiajushuaijiandaidongzhenggedianchizuderongliangshuaijian。
neizudebuyizhixingshidedantidianchizaidianchizuneidedianyadianliufenpeibujun,jubuchuxianguoyachongdianhuoqianyafangdian。neizudebuyizhixinghaihuishidantidianchizaifangdianguochengzhongreliangdesunshibudeng,neizuyuedazewendushenggaodesuduyuekuai,youkenengzuizhongzaochengreshikong。
電壓、容量、內阻等各類不一致性導致電池單體壽命與電池組壽命出現差異,主要表現在溫度差異、充放電倍率差異、放fang電dian深shen度du差cha異yi和he可ke用yong容rong量liang差cha異yi上shang。比bi如ru放fang電dian深shen度du的de差cha異yi,由you於yu電dian池chi單dan體ti初chu始shi容rong量liang的de差cha異yi,大da部bu分fen電dian池chi還hai處chu於yu淺qian放fang電dian的de狀zhuang況kuang下xia,低di容rong量liang的de電dian池chi單dan體ti已yi經jing深shen度du放fang電dian。
總結
影ying響xiang動dong力li電dian池chi組zu壽shou命ming的de因yin素su較jiao多duo且qie相xiang互hu作zuo用yong,致zhi使shi電dian池chi組zu性xing能neng容rong易yi出chu現xian比bi較jiao嚴yan重zhong的de衰shuai退tui,尤you其qi在zai高gao溫wen低di溫wen或huo過guo充chong放fang電dian這zhe類lei條tiao件jian下xia並bing缺que乏fa有you效xiao的de管guan理li和he控kong製zhi時shi,電dian池chi組zu的de性xing能neng將jiang進jin一yi步bu衰shuai退tui。另ling外wai,大da量liang單dan體ti電dian池chi的de串chuan聯lian與yu並bing聯lian使shi得de容rong量liang和he性xing能neng較jiao差cha的de某mou個ge單dan體ti限xian製zhi了le整zheng個ge電dian池chi組zu的de性xing能neng,進jin而er限xian製zhi了le電dian池chi組zu的de充chong分fen使shi用yong。
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