所謂壽命是指電池在使用過一段時(shí)間后,容量衰減為標(biāo)稱容量(室溫25℃,標(biāo)準(zhǔn)大氣壓,且以0.2C放電的電池容量)的70%,即可認(rèn)為壽命終止。行業(yè)內(nèi)一般以鋰電池滿充滿放的循環(huán)次數(shù)來計(jì)算循環(huán)壽命。在使用的過程中,內(nèi)部會(huì)發(fā)生不可逆的電化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致容量下降,比如電解液的分解,活性材料的失活,正負(fù)極結(jié)構(gòu)的坍塌導(dǎo)致鋰離子嵌入和脫嵌的數(shù)量減少等等。實(shí)驗(yàn)標(biāo)明,更高倍率的放電會(huì)導(dǎo)致容量更快的衰減,如果放電電流較低,電池電壓會(huì)接近平衡電壓,能釋放出更多的能量。
“”,是一類由鋰金屬或鋰合金為負(fù)極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池。1912年鋰金屬電池最早由GilbertN.Lewis提出并研究。20世紀(jì)70年代時(shí),M.S.Whittingham提出并開始研究鋰離子電池。由于鋰金屬的化學(xué)特性非常活潑,使得鋰金屬的加工、保存、使用,對(duì)環(huán)境要求非常高。所以,長期沒有得到應(yīng)用。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)在鋰電池已經(jīng)成為了主流。鋰電池大致可分為兩類:鋰金屬電池和鋰離子電池。鋰離子電池不含有金屬態(tài)的鋰,并且是可以充電的。
軟包電池:軟包電池一般是使用二氧化錳為正極材料、金屬鋰或其合金金屬為負(fù)極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池。放電反應(yīng):Li+MnO2=LiMnO2,鋰離子電池:鋰離子電池一般是使用鋰合金金屬氧化物為正極材料、石墨為負(fù)極材料、使用非水電解質(zhì)的電池。充電正極上發(fā)生的反應(yīng)為LiCoO2==Li(1-x)CoO2+XLi++Xe-(電子),充電電池總反應(yīng),LiCoO2+6C = Li(1-x)CoO2+LixC6,正極材料:可選的正極材料很多,主流產(chǎn)品多采用鋰鐵磷酸鹽。正極反應(yīng):放電時(shí)鋰離子嵌入,充電時(shí)鋰離子脫嵌。 充電時(shí):LiFePO4 → Li1-xFePO4 + xLi+ + xe-放電時(shí):Li1-xFePO4 + xLi+ + xe- → LiFePO4。
為了減小離散度的負(fù)面影響,最大限度滿足電池組均勻性的要求,需要從以下制作和使用角度進(jìn)行改善:1、生產(chǎn)過程中,鋰電池設(shè)計(jì)保證符合大規(guī)模機(jī)械化生產(chǎn)的要求,尋找控制產(chǎn)品質(zhì)量的工藝方法,保證在材料和內(nèi)部結(jié)構(gòu)上的均勻性。2、使用中,首先要優(yōu)化分選匹配技術(shù),使得鋰電池組在使用初期的一致性得以滿足;3、測(cè)試電池組表面溫度和流速,選擇合理、科學(xué)的通風(fēng)結(jié)構(gòu),使整個(gè)電池組的表面溫度均勻,保證電池組使用時(shí)每只電池處于相同的溫度環(huán)境中。
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