充电的快慢对锂离子电池衰降有影响吗

充电的快慢对锂离子电池衰降有影响吗

锂离子电池在使用过程中充放电次数新增，容量逐渐减少。所谓衰退是指电力逐渐耗尽的直观感觉。像我们的手机相同，第一次买的时候一次充电可以用一整天，但充电满的时候只能用半天。这就是锂离子电池在使用中的容量减少的原因。这种更换速度快的产品也比较好地解决。电池容量用完之前，我们可能已经更换了新电话，但电动汽车的这种使用寿命长的耐用产品不能很好地解决。一般来说，汽车的使用寿命可能达10年左右，在此期间可能要1000至2000次充电(假设每隔一天充一次电)，为了满足电动汽车的使用需求，必须对电动汽车的锂离子电池的使用寿命提出一定的要求。

影响锂离子电池寿命的因素有多种，使用温度、充电放电电流、充电和放电阻塞电压等都会影响锂离子电池的退化速度。锂离子电池容量下降的机制可分为三类:内部电阻和极化新增、阳极和阴极活性物质损失以及Li损失，外部因素对这三种影响也有所不同。例如，lifepo4材料电池通常具有非常好的循环性能，但美国得克萨斯大学alenton大学的derekkn.wong等研究表明，假如使用条件对266650型号的lifepo4电池进行15c脉冲放电和15c持续放电，则对lifepo4电池的影响将完全不同。有15c脉冲放电的磷酸铁锂离子电池容量下降40次后不能放电15c，但1c放电减少6%/20次。15c持续放电电池容量下降速度较慢，60次后可放电15c，但1c比例的衰减速度比15c脉冲放电快14%/20%。机制研究表明，15c脉冲放电的电池在阴极sei膜中含有更多的lif，lif对锂离子扩散的干扰更大，电池的Li扩散阻抗和电荷交换阻抗迅速新增，因此在充电和放电过程中，极化电压过大，导致lifepo4大电流放电容量迅速减少。

锂离子电池的放电系统严重依赖用户，良好的放电系统不一定适用于所有用户。但是，由于充电剂重要由设计者控制，因此充电剂对电池寿命下降影响的研究更能指导锂离子电池的设计。北京交通大学的yanggo等研究了锂离子电池寿命下降的各种充电系统的影响，研究了其用途机理，提出了锂离子电池寿命下降的模型。yanggau研究表明，假如充电电流和阻塞电压超过一定数字，锂离子电池的减速可能会大大加快，为了降低锂离子电池的衰退速度，必须选择适合多个系统的充电放电电流和阻塞电压。

在这项测试中，襄阳使用商用18650电池，阴极材料使用licoo2，阴极材料使用石墨，测试了其他充电电流对电池衰减速度的影响，如下图所示。如下图a所示，充电电流对锂离子电池的衰减速度有很大影响。按0.5c充电比例，前150个循环电池的衰退速度为0.020%/环路，150-800次为0.0156%/环路，800次后为0.0214%/环路稳定。按照0.8c充电比例，电池前150次，衰退速度为0.0243%/周期，150-800次-0.175%/周期，800次以后为0.0209%/周期。关于1c比例填充，前150次衰退速度为0.032%/循环，150次到600次衰退速度为0.0188%/循环，600次以后的衰退速度为0.0271%/循环。1.2c充电使前100次衰减速度为0.0472%/循环，100次-400次衰减源速度为0.0226%/循环，400次以后的衰减速度为0.0356%/循环。比例为1.5c的充电与比例不同的充电电池有很大差别，平均衰退速度比使用0.078%/环路充电比其他比例的电池快得多。从前面提到的数据来看，随着充电比例的新增，锂离子电池的衰减速度也在迅速新增，从曲线的斜率来看，电池的衰减速度有三个阶段不同，前一个时段的衰减速度较快(第一阶段)，中间衰减速度较慢的稳定阶段(第二阶段)，以及后期衰减速度加速阶段(第三阶段)。根据对三级电池衰减机制的研究，第一阶段可能会更快地衰减，因为电池sei胶片的生长会消耗一些Li。第二阶段，sei膜结构稳定，内部相对稳定，因此衰退速度较慢，第三阶段，电池老化，活性物质损失开始发生，电极活性接口减少，电池对电流反应非常敏感。图c是不同截断电压对电池下降速度影响的实验，测试结果表明，将截断电压提高到4.3v会导致电池周期性能急剧下降，降低截断电压会有效地提高电池周期性能。

假如充电电流小于1c，电池动态内阻会随着电池循环的变化几乎相同，但假如充电电流超过1c，则随着充电速度的提高，电池动态内阻的提高速度会迅速提高。图b的测试结果表明，当充电阻塞电压为4.3v时，电池动态内阻新增得非常快，这表明高阻塞电压加剧了电池的动态条件，而阻塞电压为4.1v和4.2v时，电池动态内阻的新增速度更慢。

如上所述，不管充电电流或掉电电压是什么，只要充电电流或电压超过此值，电池就会加速衰退；关于上面的电池，假如充电电流和阻塞电压超过此值，电池衰退速度就会加快；假如小于此值，即使充电电流和阻塞电压提高，电池的衰退速度也不会显着提高。充电电流和截断电压对电池衰减速度影响的机制研究表明，当充电电流低于1c时，重要影响的是阳极和阴极活性物质的损失，假如截断电压低于4.2v，重要是Li损失，假如充电电流和截断电压高于此值，则阳极和阴极活动物质的损失和Li损失将大大加快。