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laitigongdiandongqicheshiyongnengliang。congmuqiandelilizidonglidianchidantizhizaogongyishuipinglaikan,shengchanguochengzhongdegezhongyinsuyingxiangshidetongyixinghaodedantidianchiyehuizaidianya、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%。動(dong)力(li)電(dian)池(chi)的(de)使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)在(zai)電(dian)動(dong)汽(qi)車(che)上(shang)反(fan)複(fu)充(chong)放(fang)電(dian)時(shi),會(hui)由(you)於(yu)鋰(li)離(li)子(zi)電(dian)池(chi)內(nei)部(bu)的(de)副(fu)反(fan)應(ying)不(bu)斷(duan)發(fa)生(sheng)使(shi)得(de)電(dian)池(chi)本(ben)體(ti)材(cai)料(liao)性(xing)質(zhi)而(er)發(fa)生(sheng)衰(shuai)退(tui)。這(zhe)種(zhong)衰(shuai)退(tui)是(shi)由(you)於(yu)以(yi)下(xia)幾(ji)個(ge)方(fang)麵(mian)產(chan)生(sheng):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。
yijingyouhenduoziliaowenxianbiaomingzaiyidingfanweinei,butongchongdianjiezhidianyadexunhuanshoumingfenbiesuichongdiandianyayuegaoeryueduan。zheshuomingchongdianjiezhidianyaduidianchishiyongshoumingdeyingxiangfeichangda。gaodechongdianjiezhidianyahuijiajudianchifufanyingdefashengdaozhidianchishiyongshoumingsuoduan。donglidianchizaizhengcheshangshiyongshi,youyudiandongqichedegezhongxingshizhuangkuangshidedianchiyichuxianshuaituierzaijiaogaodianweiquyuchongfangdianshixingnengxiajiangjiaoyanzhong。
donglidianchizaidiandongqichedeshiyongguochengzhongweimanzubutongdejiashigongkuangcongercaiyongbutongdechongfangdianbeilv。duidonglidianchibeilvchongfangdiandeyanjiubiaomingdabeilvchongfangdianhuijiasudianchirongliangdeshuaijian,chongfangdianbeilvyueda,dianchirongliangshuaijianyuekuai。zhezhuyaoshiyouyuzhengjicailiaojiegouhexingzhidegaibianyijifujibiaomianmozenghoudaozhililizikuosankunnanzaochengde。ruguochongfangdianbeilvguodadehua,haiyoukenengzaochengdantidianchiguore、短路引起爆炸等。
butongdedonglidianchiyoubutongdezuijiashiyongwendu,guogaohuoguodidewendudouhuiduidianchideshiyongshoumingchanshengyingxiang。suizhewendudejiangdi,lilizidonglidianchidefangdianronglianghuiyousuojiangdi。zheshiyinweisuizhewendudejiangdi,dianjieyedelizidiandaolvsuizhijiangdi,yinqidianchineizuxunsuzengda,daozhidianchizaidiwenshishuchuxingnengbiancha。
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。
初(chu)始(shi)容(rong)量(liang)不(bu)一(yi)致(zhi)在(zai)電(dian)池(chi)成(cheng)組(zu)前(qian)經(jing)過(guo)篩(shai)選(xuan)已(yi)經(jing)大(da)大(da)減(jian)小(xiao),在(zai)使(shi)用(yong)過(guo)程(cheng)盡(jin)管(guan)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)電(dian)池(chi)單(dan)體(ti)單(dan)獨(du)充(chong)電(dian)方(fang)式(shi)來(lai)平(ping)衡(heng)單(dan)體(ti)電(dian)池(chi)初(chu)始(shi)容(rong)量(liang)的(de)不(bu)同(tong)。但(dan)電(dian)動(dong)汽(qi)車(che)的(de)連(lian)續(xu)充(chong)放(fang)電(dian)循(xun)環(huan)過(guo)程(cheng)使(shi)得(de)這(zhe)種(zhong)不(bu)一(yi)致(zhi)性(xing)在(zai)某(mou)種(zhong)程(cheng)度(du)上(shang)會(hui)放(fang)大(da),容(rong)量(liang)隨(sui)循(xun)環(huan)的(de)衰(shuai)減(jian)速(su)度(du)不(bu)同(tong),隨(sui)著(zhe)電(dian)池(chi)循(xun)環(huan)次(ci)數(shu)的(de)增(zeng)加(jia),容(rong)量(liang)的(de)差(cha)異(yi)就(jiu)會(hui)越(yue)來(lai)越(yue)大(da)。這(zhe)樣(yang)會(hui)使(shi)得(de)單(dan)體(ti)電(dian)池(chi)的(de)容(rong)量(liang)加(jia)劇(ju)衰(shuai)減(jian)帶(dai)動(dong)整(zheng)個(ge)電(dian)池(chi)組(zu)的(de)容(rong)量(liang)衰(shuai)減(jian)。
內nei阻zu的de不bu一yi致zhi性xing使shi得de單dan體ti電dian池chi在zai電dian池chi組zu內nei的de電dian壓ya電dian流liu分fen配pei不bu均jun,局ju部bu出chu現xian過guo壓ya充chong電dian或huo欠qian壓ya放fang電dian。內nei阻zu的de不bu一yi致zhi性xing還hai會hui使shi單dan體ti電dian池chi在zai放fang電dian過guo程cheng中zhong熱re量liang的de損sun失shi不bu等deng,內nei阻zu越yue大da則ze溫wen度du升sheng高gao的de速su度du越yue快kuai,有you可ke能neng最zui終zhong造zao成cheng熱re失shi控kong。
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
yingxiangdonglidianchizushoumingdeyinsujiaoduoqiexianghuzuoyong,zhishidianchizuxingnengrongyichuxianbijiaoyanzhongdeshuaitui,youqizaigaowendiwenhuoguochongfangdianzheleitiaojianxiabingquefayouxiaodeguanlihekongzhishi,dianchizudexingnengjiangjinyibushuaitui。lingwai,daliangdantidianchidechuanlianyubinglianshideronglianghexingnengjiaochademougedantixianzhilezhenggedianchizudexingneng,jinerxianzhiledianchizudechongfenshiyong。
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