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锂离子电池容量衰减有什么可能原因?

钜大LARGE  |  点击量:1002次  |  2020年10月21日  

1.电池的自放电


自放电是指电池在未使用状态下,电容量自然损失的现象。锂离子电池自放电导致容量损失分两种情况:一是可逆容量损失;二是不可逆容量的损失。可逆容量损失是指损失的容量能在充电时恢复,而不可逆容量损失则相反,正负极在充电状态下可能与电解质发生副反应(微电池反应),发生锂离子嵌入与脱嵌,正负极嵌入和脱嵌的锂离子只与电解液的锂离子有关,正负极容量因此不平衡,充电时这部分容量损失不能恢复。


如正极和溶剂的反应:LiyMn2O4+xLi++xe→Liy+xMn2O4


溶剂分子(如PC)在导电性物质碳黑或集流体表面上作为微电池负极氧化:xPC→xPC-自由基+xe;


负极和溶质LiPF6的还原反应


PF5+xe→PF5-x


充电状态下的碳化锂作为微电池的负极脱去锂离子而被氧化:


LiyC6→Liy-xC6+xLi++xe


2.电极不稳定性


包括电极在充放电/循环过程中结构变化,正极由于结构缺陷造成的溶解


3.集流体的腐蚀


铜和铝分别是负极和正极集流体最常用的材料。


集流体腐蚀与电解液有关,在LiPF6-EC/DMC电解液中,电压为4.2V(vs.Li/Li+)即可腐蚀铝箔,铝箔无论是在空气中还是在电解液中都比较容易在表面形成氧化物膜,同时,集流体表面全面腐蚀和局部腐蚀(如点蚀)以及粘附性差等原因都会使得电极反应阻力增大,电池内阻新增,导致容量损失和放电效率降低。铜集流体在使用过程中腐蚀生成一层绝缘腐蚀产物膜。致使电池内阻增大,循环过程中放电效率下降,造成容量损失。


另外还有使用过程中的过充、过放,电解液的分解都会引起锂离子电池容量的损失。


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