导致锂电池容量衰减的原因是什么？
来源：宝鄂实业
2019-12-30 22:19
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锂电池容量衰减的原因
锂电池是继镉镍电池、镍氢电池之后发展最快的二次电池。锂离子电池的应用在很大程度上取决于其充放电循环的稳定性。
1. 阴极材料的结构变化
负极材料是锂离子电池的主要原料。当锂电池冲出阳极时，为了保持材料的中性状态，金属元素必然被氧化至高氧化状态，同时伴随着成分的变化。组分的变化容易引起相转移和相结构的变化。电极材料的相变可以引起晶格参数的变化和晶格不匹配,和诱导应力引起的这可能导致粮食的断裂,并导致裂纹的传播,导致机械损伤的结构材料,导致电化学性能的退化。
2. 阴极材料结构
常用的锂电池正极材料有碳材料、钛酸锂材料等。锂电池容量的衰减首先发生在形成阶段，在负极表面形成SEI，消耗部分锂离子。随着锂电池的使用，石墨结构的改变也会导致电池容量的下降。
而保持石墨的形态结构,但(002)晶面的半高宽度较大,导致小粒度的c轴,晶体结构的变化将导致裂纹的碳材料,然后摧毁SEI膜表面的阴极,促进SEI膜的修复,SEI锂消费活动的过度增长,造成锂离子电池的不可逆容量衰减。
3.电解液的氧化分解和界面反应
电解质的性质对锂离子电池的比容量、寿命、充放电性能、工作温度范围和安全性能有显著影响。电解液主要由三部分组成:溶剂、电解液和添加剂。溶剂分解、电解液分解会导致锂电池容量的损失。电解液分解和副反应是锂电池容量衰减的主要因素。无论采用何种正极和负极材料和工艺，随着锂电池的回收利用，电解液的分解以及正极和负极材料之间的界面反应都会引起容量衰减。
4. 积极反应过度充电
当正电活性物质与负电活性物质的比值过低时，就容易发生正电过充。锂电池正极过充引起的容量损失主要是由于电化学惰性材料(如Co3O4、Mn2O3等)的生成，破坏了电极间的容量平衡，容量损失是不可逆的。
5. 电极不稳定
在充电过程中，不稳定的正极活性物质会与电解液发生反应，降低充电容量。结构缺陷、炭黑含量和高充电电位是影响阴极材料失稳的主要因素。
随着锂电池可用面积的缩小，可充电的能量减少，充电时间缩短。在大多数情况下，锂电池容量由于循环和老化呈线性下降。
6. 储存温度
充放电周期并不是锂电池容量衰减的唯一原因。锂电池在高温下储存也会导致容量衰减。一个充满电的锂电池在40°c(104°F)下储存一年而不使用会导致35%的容量损失。超高速充电也不利于电池，会使电池寿命缩短一半，单锂电池的情况就很明显。锂离子电池的能量更高，但由于不同电池之间的差异，它们的能量差别特别小。
锂电池需要不断地计算其容量衰减和最终寿命。如果电池容量降低到80%，就需要更换电池组，锂电池的最终寿命极限应该根据应用程序、用户偏好和公司的保证而有所不同。
