是什么原因导致锂电池寿命变短的呢,导致锂电池寿命变短的原因有哪些呢、
⑴锂盐浓度对电导率的影响
当锂盐的浓度较低时,聚合物电解质的电导率是比较低的,仅为10-8数量级。在锂盐浓度逐渐增大的过程中,由于载流离子浓度的增大,电导率也随之增大;而当盐的浓度继续增大时,高的离子浓度导致了离子间的相互作用力增强,使载流离子的淌度减小,致使电导率下降。
⑵增塑剂浓度与Tg的关系
随着增塑剂的增加,聚合物电解质的玻璃化转变温度逐渐减小,加快了聚合物电解质在室温时的链段运动,因此它的导电能力也随着增大。虽然增塑剂浓度的增加,大大提高了聚合物电解质的电导率,但同时也降低了聚合物电解质膜的自支成膜性和机械强度。若将预聚物、增塑剂和锂盐共混,利用光或热引发聚合反应,通过化学键形成具有网状结构的凝胶SPE,这样得到的SPE不仅具有良好机械性能,而且抑制了聚合物结晶,提高了SPE中增塑剂的含量,可以获得高σ的SPE。
2.4负极材料
锂离子电池的容量在很大程度上取决于负极的锂嵌入量,其负极材料应满足如下要求:⑴锂的脱嵌过程中电极电位变化较小,并接近金属锂;⑵有较高的比容量;⑶较高的充放电效率;⑷在电极材料的内部和表面Li+均具有较高的扩散速率;⑸较高的结构、化学和热稳定性;⑹价格低廉,制备容易。目前有关锂离子电池负极材料的研究工作主要集中在碳材料和具有特殊结构的其它金属氧化物。
一般制备负极材料的方法如下:①在一定高温下加热软碳得到高度石墨化的碳;②将具有特殊结构的交联树脂在高温下分解得到硬碳;③高温热分解有机物和高聚物制备含氢碳。
碳负极材料要克服的困难就是容量循环衰减的问题,即由于固体电解质相界面膜(Solidelectrolyteinterphase,简称SEI)的形成造成不可逆容量损失。因此制备高纯度和规整的微结构碳负极材料是发展的一个方向。
各种金属氧化物其机理与正极材料类似,主要研究方向是获取新型结构或复合结构的金属氧化物。
锂离子电池中的锂离子浓度会发生涨落变化,这解释了锂离子电池寿命变短的原因,并有望帮助开发充电更快、待机时间更久的电池。
由美国能源部布鲁克黑文国家实验室领导的一个研究团队近日发现,当电池产生电流时,若电池的电极是由纳米粒子制成的,纳米粒子部分区域里的锂离子浓度会先上升,然后下降,而非此前一直认为的浓度会持续增加。
晶格是晶体内部的粒子按一定几何图形排列而成的结构。锂离子电池的工作原理是锂离子在正负极晶格间移动,充电时,锂离子从正极流到负极,放电时正相反。
“与海绵吸水类似,我们看到纳米粒子里锂离子的总浓度在不断增加,”主持该研究的布鲁克黑文国家实验室可持续能源技术部科学家王冯说,“但与水不同,锂离子会选择性地从某些区域流出,这造成晶格间锂离子浓度不一致。”
研究人员指出,锂离子进入晶格前,晶格的结构很均匀,一旦锂离子进入,就会拉伸晶格,当锂离子流出时,晶格又收缩了。锂离子的不均匀运动可能造成持久性损害,原因是它使电池内活性成分的结构变形,并可能导致电池疲劳失效。
研究人员推测这种现象也可能发生在其他高性能电池的化学物质中,该研究结果可有助于开发充电时间更短、待机时间更长的电池。