鋰電池容量偏低是什么原因?

來源：存能電氣  日期：2019-01-29 14:27  瀏覽量：次

　　鋰電池容量偏低是什么原因?電池容量是衡量鋰電池性能的重要性能指標之一，容量縮減跟鋰電池的原理有很大一部分的原因，鋰電池組容量降低，除去電芯本身的老化、衰退之外，還有一個更普遍、更重要的因素，就是自放電率不同，導致的串聯電芯電量不平衡，最終導致鋰電池容量降低不耐用。

　　鋰電池容量偏低是什么原因?

　　1、正極材料的結構變化

　　正極材料是鋰離子電池的主要來源，當鋰離子從正極中脫出時候，為了維持材料電中性狀態，金屬元素必然會被氧化到達一個高的氧化態，這里就伴隨了組分的轉變。組分的轉變容易導致相轉移和體相結構的變化。電極材料相轉變可以引起晶格參數的變化及晶格失配，由此產生的誘導應力引起晶粒的破碎，并引發裂紋的傳播，造成材料的結構發生機械破壞，從而引起鋰電池電化學性能衰減。

　　2、負極材料結構

　　商業化鋰電池常用的負極材料有碳材料、鈦酸鋰等，本文以典型負極石墨進行分析。鋰電池容量的衰減第一次發生于化成階段，在這個階段會在負極表面形成SEI，消耗部分鋰離子。

　　隨著鋰電池使用，石墨結構的變化也會造成電池容量下降。研究發現循環后的碳材料雖然保持了石墨的形貌結構，但是其(002)晶面的半高寬變大，導致c軸方向的晶粒尺寸變小，晶體結構的改變導致碳材料出現裂紋，進而破壞負極表面的SEI膜并促進SEI膜的修復，SEI膜的過度生長消耗活性鋰，因此造成了鋰電池的不可逆容量衰減。

　　3、電解液的氧化分解

　　電解液的性質顯著影響鋰電池的比容量、壽命、倍率充放電性能、工作溫度范圍以及安全性能等。電解液主要包括溶劑、電解質和添加劑三個部分。溶劑的分解、電解質的分解都會導致電池容量的損失。電解液的分解和副反應是鋰電池容量衰減的主要因素，無論采用何種正負極材料、何種工藝，隨著鋰電池循環使用，電解液的分解及與正負極材料間發生的界面反應都會造成容量的衰減。

　　4、快速充放電

　　快速充電時，電流密度過大，負極嚴重極化，鋰電池的沉積會更明顯，使在銅箔與碳類活性物質邊界處的銅箔脆化，極易產生裂縫。電芯自發卷繞受到固定空間的限制，銅箔無法自由伸展產生壓力，在壓力的作用下，原有的裂縫擴散生長，因擴展空間不夠，銅箔發生斷裂。

　　5、長期深度充放電

　　放電要轉入從內部結構來說，一是會造成電解液過度揮發，二是鋰電池的負極過度反應使其介質膜發生變化造成脫嵌能力下降，形成容量的永久性損失;

　　充電主要從電壓穩定性和到深夜電網電壓升高，本已經停止充電的充電器，電壓升高后，又會繼續充電，造成電池過充電導致正極材料結構變化容量損失，分解放氧與電解液劇烈氧化反應進而燃燒爆炸;電解液有機溶劑/電解質鋰鹽分解;負極析鋰過放可能導致負極銅集電極溶解，正極形成銅枝晶。

　　6、溫度因素

　　溫度絕對是影響鋰電池壽命的關鍵因素之一，過高的溫度或過低的溫度都會造成活性鋰離子含量的降低，從而減少鋰電池壽命。

　　電池容量下降的原因：

　　1.電芯老化、衰退。

　　2.自放電率不同，導致的串聯電芯電量不平衡，最終導致鋰電池容量降低不耐用。

　　3.在電池使用及充放電過程中，會出現“硫化”現象影響電池容量。

　　鋰電池電量不平衡，如何恢復正常?

　　1、首先針對整個鋰電池組進行充電，轉燈后浮充2到3小時。如果電池組長期虧電放置，已經無法充入電量，可以直接跨過保護板充電10分鐘(使用放電口充電)，再正常充電即可。

　　2、拔下保護板的排線，拔掉之前，請做好記號，2根排線的板子，排線不可插反。測量排線上相鄰針腳的電壓，如果是48V的，有16個電壓，60V則是20個電壓。負極開始的第一串電壓是從電池組負極到第一根排線之間的電壓，其他以此類推。找出電壓低于3.50V的單串，判斷正負極，并做好標記。

　　3、使用3.6v的充電器，將電壓低于3.50v的單串充電至3.60到3.70V。但需要有人值守，嚴防過充電導致鋰電池報廢。

　　4、按照原來的順序插回排線，注意不可反接，裝好電池，即可投入使用。

　　鋰電池的容量隨著不斷使用，其容量會自然衰減的，表現在電壓降低，容量不足，這是與鋰電池的材料特性有關，簡單理解就是鋰離子的活性隨著使用會不斷降低，直至最終容量全部衰減完了。

　　為了延長鋰電池的壽命，一般建議采取淺充淺放的方式使用鋰電池，不要過度使用鋰電池，或到快沒電時才去充電，對鋰電池壽命都是不利的。

　　影響鋰電池容量下降衰減的本質是可脫嵌鋰離子含量的降低，其因素主要是正負極材料的結構破壞或失活、電解液的分解、鋰電池的濫用等等。平常一定要正確使用鋰電池，才能延長鋰電池的壽命。