钜大LARGE | 点击量：992次 | 2023年06月17日
导致锂离子电池寿命末期容量跳水的因素哪几种？
1、负极表面析Li造成
有关锂离子电池容量跳水现象大量的研究表明，循环过程中锂离子电池的可逆容量突然跳水往往是由负极表面析Li造成的。德国弗劳恩霍夫硅酸盐研究所TobiasC.bach对圆柱形锂离子电池在循环过程的容量跳水现象进行了研究，结果表明电芯内部压力的不均匀分布是造成锂离子电池在寿命末期容量跳水的关键因素。锂离子电池根据外形结构可以分为软包和硬壳两大类，硬壳结构中电芯会承受一定的压力，而这种机械压力会对锂离子电池的阻抗等出现显著的影响，压力过大或者过小都不利于锂离子电池性能的提升，而实际使用中电芯内部受到的压力还存在不均匀性，这会进一步导致电流分布的不运行，从而加速锂离子电池的衰降。
2、水分
过多的水分会与正负极活性物质发生副反应、破坏其结构进而影响循环，同时水分过多也不利于SEI膜的形成，但在痕量的水分难以除去的同时，痕量的水也可以一定程度上保证电芯的性能。
3、正负极压实
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
正负极压实过高，虽然可以提高电芯的能量密度，但是也会一定程度上降低材料的循环性能，从理论来分析，压实越大，相当于对材料的结构破坏越大，而材料的结构是保证锂离子电池可以循环使用的基础；此外，正负极压实较高的电芯难以保证较高的保液量，而保液量是电芯完成正常循环或更多次的循环的基础。
4、检测的客观条件
检测过程中的充放电倍率、截止电压、充电截止电流、检测中的过充过放、检测房温度、检测过程中的突然中断、检测点与电芯的接触内阻等外界因素，都会或多或少影响循环性能检测结果检测过程中的充放电倍率、截止电压、充电截止电流、检测中的过充过放、检测房温度、检测过程中的突然中断、检测点与电芯的接触内阻等外界因素，都会或多或少影响循环性能检测结果
5、负极过量
负极过量的原因除了要考虑首次不可逆容量的影响和涂布膜密度偏差之外，对循环性能的影响也是一个考量，有关钴酸锂离子加石墨体系而言，负极石墨成为循环过程中的短板一方较为常见，若负极过量不充足，电芯可能在循环前并不析锂离子，但是循环几百次后正极结构变化甚微但是负极结构被破坏严重而无法完全接收正极供应的锂从而析锂离子，造成容量过早下降。
6、涂布膜密度
单一变量的考虑膜密度对循环的影响几乎是一个不可能的任务，膜密度不一致要么带来容量的差异、要么是电芯卷绕或叠片层数的差异，对同型号同容量同材料的电芯而言，降低膜密度相当于新增一层或多层卷绕或叠片层数，对应新增的隔膜可以吸收更多的电解液以保证循环，考虑到更薄的膜密度可以新增电芯的倍率性能、极片及裸电芯的烘烤除水也会更容易些，当然太薄的膜密度涂布时的误差可能更难控制，活性物质中的大颗粒也可能会对涂布、滚压造成负面影响，更多的层数意味着更多的箔材和隔膜，进而意味着更高的成本和更低的能量密度，所以，评估时也要均衡考量。
7、材料种类
材料的选择是影响锂离子电池性能的第一要素，选择了循环性能较差的材料，工艺再合理、制成再完善，电芯的循环也必然无法保证；选择了较好的材料，即使后续制成有些许问题，循环性能也可能不会差的过于离谱，从材料角度来看，一个全电池的循环性能，是由正极与电解液匹配后的循环性能、负极与电解液匹配后的循环性能这两者中，较差的一者决定的，材料的循环性能较差，一方面可能是在循环过程中晶体结构变化过快从而无法继续完成嵌锂离子脱锂离子，一方面可能是于活性物质与对应电解液无法生成致密均匀的SEI膜造成活性物质与电解液过早发生副反应而使电解液过快消耗进而影响循环。在电芯设计时，若一极确认选用循环性能较差的材料，则另一极无需选择循环性能较好的材料，浪费。
8、电解液量
电解液量不足对循环出现影响重要有三个原因，一是注液量不足；二是虽然注液量充足但是老化时间不够或者正负极由于压实过高等原因造成的浸液不充分，三是随着循环电芯内部电解液被消耗完毕。第三点，正负极特别是负极与电解液的匹配性的微观表现为致密且稳定的SEI的形成，而表现为循环过程中电解液的消耗速度，不完整的SEI膜一方面无法有效阻止负极与电解液发生副反应从而消耗电解，一方面在SEI膜有缺陷的部位会随着循环的进行而重新生成SEI膜从而消耗可逆锂离子源和电解液。不论是对循环成百甚至上千次的电芯还是有关几十次即跳水的电芯，若循环前电解液充足而循环后电解液已经消耗完毕，则新增电解液保有量很可能就可以一定程度上提高其循环性能。
