究竟是什么原因导致电动车的电池越用容量越小呢？
来源：宝鄂实业
2019-04-12 20:42
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在电动车使用过程中会发现电池的容电量慢慢减少，行驶的路程越来越低，其实不然，出现这一现象是您的不正当使用造成的。下面小编来告诉你导致电动车电池容量降低的“元凶”吧。
一、蓄电池“失水”而无法发生电解化学反应，严峻的“失水”会使电解液变质发黑或变成硬块；
二、电动车发动、加快、过重负载发生的刹那间强电流拉伤电池极板，使极板涂层逐步掉落而致使电池容量削减，通常连接蓄电池组负极的最终一节单体蓄电池最简单坏死，这即是因“过放电”而致使的；
三、电池短路、断隔等；
四、电池极板因结晶而硫化，严峻的硫化会腐蚀极板，使蓄电池彻底坏死；
五、蓄电池极板因过充电或过放电而软化，有的还致使极板铅粉掉落、穿孔、外壳变形或电解液外漏等。电解液温度高时，分子运动的速度增加，获得动能增加，
因此渗透力增加，电解液电阻减小，扩散程度增加，电化学
反应增强，使铅酸蓄电池的容量增大，当电解液温度下降时，渗透力减弱，因此电解液电阻增大，扩散程度降低，电化反应迟缓，使铅蓄电池的容量减小。电解温度在30℃时，容量近似100％，当温度升高时，增大了铅蓄电池的容量。但超过一定的界限时，易使正极板弯曲和负板的容量减小，同时增大了铅蓄电池的局部放电，所以在日常维护中，一般电解液温度应保持在20～30℃之间，即使在充电过程中，电解液温度也不得超过40℃。由于温度对铅酸蓄电池的容量影响很大。
使用寿命是我们在锂离子电池使用中非常关注的一个指标，一般来说锂离子电池的使用寿命主要受两个因素的影响：1）使用时间；2）循环次数。根据锂离子电池的衰降速度我们又可以将电池的衰降过程中分为前期的线性衰降过程和后期的非线性衰降过程。非线性衰降过程的典型特点是在短时间内电池的容量大幅衰降，也就是我们通常所说的容量跳水，这对于动力电池的使用和梯次利用都是非常不利的。
德国慕尼黑工业大学的Simon F. Schuster（第一作者、通讯作者）分析了电池使用电压窗口区间、充电电流和温度对于动力电池非线性衰降的影响，研究表明更宽的电压窗口、更大的充电电流和更低的温度都会加速负极SEI膜的生长，造成负极动力学条件表差，从而加速负极表面析锂现象的出现，进而导致电池非线性衰降现象更早的出现。
上图a是一个典型锂离子电池从线性衰降过渡到非线性衰降的曲线（NMC/石墨体系），从图中能够看到电池在非线性衰降阶段的衰降速度是线性衰降阶段的7倍以上。通常我们认为前期线性衰降阶段锂离子电池容量衰降的主要因素是SEI膜生长造成的活性Li损失，在非线性衰降阶段则是由于SEI膜的生长导致负极的动力学条件变差引起金属锂在负极表面的析出，析出的金属锂则进一步促进了电解液的分解和SEI膜的生长，从而加剧了金属锂的析出，导致锂离子电池的衰降速度大大加速。
1.工作电压窗口的影响
下图为不同的电压窗口范围内电池的循环性能曲线，从下图a我们能够看到随着电池工作电压窗口的扩大，电池发生非线性衰降的节点明显提前，例如相比于电压窗口1.2V（3.0-4.2V）的电池，电压窗口为0.94V（3.17-4.11V）的电池线性衰降段的长度增加42%左右。作者认为这主要是由于在较宽的电化学窗口下导致正极过渡金属元素的溶出加剧，溶出的过渡金属元素迁移到负极表面导致负极SEI膜生长的加速，从而导致负极动力学条件加速衰降，因此负极更早的析出金属锂，导致了非线性衰降更早的出现。
从下图b和c能够看到电池的欧姆阻抗和电荷交换阻抗的增加与电池可逆容量衰降之间存在非常密切的相关性，因此我们可以通过BMS系统对电池内阻变化的跟踪实现对非线性衰降的预测。
2.充放电倍率的影响
由于锂离子电池非线性衰降主要是负极表面金属锂的析出造成的，因此充放电电流也与锂离子电池非线性衰降出现的早晚有着密切的关系，下图a为不同的充放电电流下电池的循环性能曲线，从图中能够注意到对电池非线性衰降影响最大的是电池的充电电流，在1C倍率下进行充电的电池几乎从一开始就呈现出非线性衰降的趋势，但是如果我们将充电电流降低到0.5C那么电池出现非线性衰降的时间节点将大大延迟，而放电电流对于电池非线性衰降的影响几乎可以忽略不计。这主要是因为随着充电电流的提高，负极的极化也会出现明显的增加，也就导致了负极析锂的风险大大增加，析出的多孔结构的金属锂会促进电解液的分解，从而加速负极动力学性能的下降，导致非线性衰降的提前出现。
3.温度的影响
温度对于负极的动力学特性具有非常显著的影响，因此温度对于电池非线性衰降出现的时间也会有明显的影响。下图a为电池在25、35和50℃条件下的循环性能的曲线，从图中我们能够看到在3.0-4.2V的电压窗口范围内，在25℃下循环的电池最早出现非线性衰降，其次是50℃循环的电池，35℃下循环的电池最晚出现非线性衰降。如果我们将电池的电压窗口降低到3.17-4.11V，在前期35℃和50℃循环的电池衰降速度比较一致，但是在寿命末期35℃循环的电池开始出现了非线性衰降。这主要是低温下电池动力学条件变差，导致负极更加容易析锂，从而加速了SEI膜的生长，从而导致负极动力学条件进一步变差，导致锂离子电池的非线性衰降更早的出现。
