锂离子为什么会流失？是造成电池循环寿命缩短的真正原因吗？
来源：宝鄂实业
2019-04-25 17:59
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因目前锂离子电池技术发展趋于稳定，促使便携式电子设备及电动车产业蓬勃发展，造成全球对于锂离子电池的需求量日益增加，然而长期使用锂离子电池产品，将会使电池内部材料老化而导致蓄电量降低，导致产品使用一段时间后就须更换新的电池。目前市面常见的充电方法为定电流-定电压(CC-CV)充电法，然而此充电法于定电流(CC)充电段即将结束时，会造成电池内部固态电解质介面(SEI)的生成，使电池内可循环的锂离子损失，导致电池循环寿命下降。
台湾大学凝态科学研究中心陈柏端等应用密度泛函理论对于磷酸铁锂(LiFePO4)电池内部锂离子移动情形进行分析计算，建立一正弦波充电模型，此模型于充电过程中引入一负电压来抑制钝化层的生成。
研究人员以电动车用电池容量低于80%就需汰换的标准，来比较弦波充电法与传统CC-CV充电法的电池电容量，并对电池以大电流充放电的方式来模拟电动车使用情境，由实验结果可发现传统CC-CV充电法于600次循环后就达80%容量，而使用弦波充电法的电池还有剩余95%的电容量，说明弦波充电法对于电池使用寿命上有延长的功效。
另外，对于从电动车上淘汰下来的电池以弦波充电法充电，也能够提升最多18.7%的电容量。弦波充电于充电过程中，电池温度上升最多9°C，且充电时间仅需传统CC-CV充电法时间的一半，其表现皆优于传统CC-CV充电法。
为验证弦波充电法对于电池内部SEI膜阻抗的影响情形，研究人员利用电化学阻抗图谱(EIS)对电池进行分析，结果显示使用此充电法进行600次循环后的电池比起使用传统CC-CV的电池，有效抑制了SEI膜的成长，并能保持与全新电池内部阻抗相近的水平，说明此充电法对于锂离子电池内部材料结构的破坏情形较小，而能提供电池更长的使用寿命，故此充电法将提供锂离子电池产品使用者更好的选择。
不论是动力电池还是储能电池，各国对其的发展绝不能仅要求快，更要稳，韩国电化学储能装机量近几年一直处于国际领先的地位，但其不到两年时间发生的21起储能电站起火事故着实令人恐慌。诚然，电动汽车发生自燃或爆炸的确也很可怕，但论及危害性，储能电站起火可能危及整个产业的进程，十分不利于储能行业健康发展。
韩国灵岩风力发电厂的ESS设备发生火灾，造成706㎡规模电池建筑和3500块以上锂电池全部烧毁
对储能建立独立标准和体系刻不容缓。好在近两年，我国相关部门已经对此产生重视，相继发布的十几项储能产业的国家标准，涵盖储能电池、储能变流器、储能系统并网等储能设备方面。17年发布的《促进储能技术与产业发展的指导意见》是我国储能行业发展的大方向，而今年2月，国家电网公司办公厅印发的《关于促进电化学储能健康有序发展的指导意见》则进一步要求，在规范储能接入系统和调控管理、深化储能关键技术研究和标准体系建设、加强储能信息管理及平台建设等方面，推进电源侧、电网侧和客户侧储能发展。
储能电池行业与动力电池行业发展亟需“分家”，储能项目建设中存在的一系列问题值得相关部门和人士重视并进一步解决。
台湾大学凝态科学研究中心陈柏端等应用密度泛函理论对于磷酸铁锂(LiFePO4)电池内部锂离子移动情形进行分析计算，建立一正弦波充电模型，此模型于充电过程中引入一负电压来抑制钝化层的生成。
研究人员以电动车用电池容量低于80%就需汰换的标准，来比较弦波充电法与传统CC-CV充电法的电池电容量，并对电池以大电流充放电的方式来模拟电动车使用情境，由实验结果可发现传统CC-CV充电法于600次循环后就达80%容量，而使用弦波充电法的电池还有剩余95%的电容量，说明弦波充电法对于电池使用寿命上有延长的功效。
另外，对于从电动车上淘汰下来的电池以弦波充电法充电，也能够提升最多18.7%的电容量。弦波充电于充电过程中，电池温度上升最多9°C，且充电时间仅需传统CC-CV充电法时间的一半，其表现皆优于传统CC-CV充电法。
为验证弦波充电法对于电池内部SEI膜阻抗的影响情形，研究人员利用电化学阻抗图谱(EIS)对电池进行分析，结果显示使用此充电法进行600次循环后的电池比起使用传统CC-CV的电池，有效抑制了SEI膜的成长，并能保持与全新电池内部阻抗相近的水平，说明此充电法对于锂离子电池内部材料结构的破坏情形较小，而能提供电池更长的使用寿命，故此充电法将提供锂离子电池产品使用者更好的选择。
不论是动力电池还是储能电池，各国对其的发展绝不能仅要求快，更要稳，韩国电化学储能装机量近几年一直处于国际领先的地位，但其不到两年时间发生的21起储能电站起火事故着实令人恐慌。诚然，电动汽车发生自燃或爆炸的确也很可怕，但论及危害性，储能电站起火可能危及整个产业的进程，十分不利于储能行业健康发展。
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对储能建立独立标准和体系刻不容缓。好在近两年，我国相关部门已经对此产生重视，相继发布的十几项储能产业的国家标准，涵盖储能电池、储能变流器、储能系统并网等储能设备方面。17年发布的《促进储能技术与产业发展的指导意见》是我国储能行业发展的大方向，而今年2月，国家电网公司办公厅印发的《关于促进电化学储能健康有序发展的指导意见》则进一步要求，在规范储能接入系统和调控管理、深化储能关键技术研究和标准体系建设、加强储能信息管理及平台建设等方面，推进电源侧、电网侧和客户侧储能发展。
储能电池行业与动力电池行业发展亟需“分家”，储能项目建设中存在的一系列问题值得相关部门和人士重视并进一步解决。
