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预锂化对锂离子电池贮存寿命的影响

2020-04-20

导读:本文主要先容预锂化对锂离子电池贮存寿命的影响。


过去十几年来,锂离子电池技术得到了飞速发展,电池寿命、能量密度、功率密度都得到了极大提升,在新一代能源系统中得到了广泛的应用。作为电动汽车、电子设备和军用武器装备的理想电源,电池的寿命是影响其用途的最为关键因素之一。二次电池的寿命分为贮存寿命和循环寿命,贮存寿命是指电池在一定的荷电状态和温度下贮存后性能衰减至一定量所用的时间,循环寿命是指电池在一定的电流条件下充放电循环一定次数后性能衰减至一定量所用的时间。


不同的应用场景有不同的需求,一般使用频率较高的电动汽车、电子设备要求锂离子电池具备较长的循环寿命,对贮存寿命要求不高,这类电池的月自放电率在3%~10%;而作为军用设备上(无人机、导弹)的电源,特别是某些一次使用的武器装备上,要求锂离子电池具有长时间的满电荷搁置贮存寿命,这种情况下锂离子电池的贮存寿命非常重要,甚至影响武器装备的使用寿命。


锂电池在高荷电态下长期贮存,容量损失分为两种:一种为可逆容量损失,这种损失通过充电可以恢复,一般取决于原材料设计以及电池制作工艺,通过选用本征自放电率较低的原材料,严格控制加工过程的水分、多余物是可以大幅降低可逆容量损失的;另一种是不可逆容量损失,这种损失不可恢复,主要来源于副反应、活性物质脱落、结构变化等,其中负极造成的不可逆容量损失占绝大部分。


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预化成工艺是一种电化学预锂化方法,该方法操作简单、可以精确控制预锂化量,提高电池首次效率。通过负极预化成,人为补充负极活性锂,使电池充满电后负极的活性锂大于正极锂需求量,即使负极存在一定的容量损失,但仍然足以满足正极的全部需求,通过这种方法预期可以大幅降低电池的容量损失,提升贮存寿命。


1)预锂化软包贮存电池6个月容量保持率99.4%,远高于对比电池的94.2%,循环300次容量无衰减,而对比电池仅为96.9%


2)为了防止预锂化的负极析锂,需要精确预锂化的量与负极过量比,并通过三电极等方式监测负极电位区间,确保处于合理的充放电区间,以保证电池的循环寿命。


3)过多的预锂化量需要负极过量比加大,会导致负极面密度过大影响电池的倍率性能。


4)在软包贮存电池设计基础上进行了18650电池的研制,同样采用预锂化处理工艺,并进行了倍率、贮存性能及循环性能的全面评估,再次验证了预锂化对提升电池贮存寿命有显著效果。


未来,对预锂化对锂离子电池贮存寿命的影响进行进一步深入研究,探究预锂化量、负极过量比、预锂化工艺等对电池性能的影响。


以上就是模块化电池定制厂家格瑞普为大家带来的预锂化对锂离子电池贮存寿命的影响先容。


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