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锂电池寿命及优缺点
- 2019-09-09-

  什么是锂电池?

  在自然界中,锂元素是zui轻的,原子质量zui小的金属,它的原子量为6.94g/mol,ρ=0.53g/cm3。锂化学性质活泼,极易失去电子被氧化为Li+,因而规范电极电位zui负,为-3.045V,电化学当量zui小,为0.26g/Ah,锂元素的这些特色决议了它是一种具有很高比能量的资料。锂电池是指选用镍钴锰三种过渡金属氧化物为正极资料的锂二次电池。它充沛归纳了钴酸锂良好的循环功能、镍酸锂的高比容量和锰酸锂的高安全性及低本钱等特色,使用分子水平混合、掺杂、包覆和表面修饰等方法合成镍钴锰等多元素协同的复合嵌锂氧化物。是现在被广泛研究和使用的一种锂离子可充电电池。

  锂电池寿数

  所谓锂电池寿数是指电池在使用过一段时刻后,容量衰减为标称容量(室温25℃,规范大气压,且以0.2C放电的电池容量)的70%,即可认为寿数终止。行业内一般以锂电池满充满放的循环次数来核算循环寿数。在使用的过程中,锂电池内部会发作不可逆的电化学反应导致容量下降,比如电解液的分化,活性资料的失活,正负极结构的坍塌导致锂离子嵌入和脱嵌的数量减少等等。试验标明,更高倍率的放电会导致容量更快的衰减,假如放电电流较低,电池电压会挨近平衡电压,能释放出更多的能量。

  锂电池的理论寿数约为800次循环,在商业化的可充电锂电池中归于中等。磷酸铁锂约为2000次,而钛酸锂据说能够到达1万次循环。现在干流的电池厂家在其生产的三元电芯规格书中承诺大于500次(规范条件下充放电),可是电芯在配组做成电池包后,因为共同性问题,首要是电压和内阻不可能彻底相同,其循环寿数大约为400次。厂家引荐SOC使用窗口为10%~90%,不建议进行深度充放电,不然会对电池的正负极结构造成不可逆的损伤,若是以浅充浅放来核算的话,循环寿数至少有1000次。另外,锂电池若是经常在高倍率和高温环境下放电,电池寿数会大幅下降到缺乏200次。

  锂电池优缺点

  锂电池在容量与安全性方面比较均衡,是一款归纳功能优异的电池。三种金属元素的首要作用和优缺点如下:

  Co3+:减少阳离子混合占位,稳定资料的层状结构,下降阻抗值,进步电导率,进步循环和倍率功能。

  Ni2+:可进步资料的容量(进步资料的体积能量密度),而因为Li和Ni相似的半径,过多的Ni也会因为与Li发作位错现象导致锂镍混排,锂层中镍离子浓度越大,锂在层状结构中的脱嵌越难,导致电化学功能变差。

  Mn4+:不仅能够下降资料本钱,而且还能够进步资料的安全性和稳定性。但过高的Mn含量会容易出现尖晶石相而破坏层状结构,使容量下降,循环衰减。

  能量密度高是锂电池的zui大优势,而电压渠道是电池能量密度的重要指标,决议着电池的根本效能和本钱,电压渠道越高,比容量越大,所以同样体积、分量,甚至同样安时的电池,电压渠道比较高的三元资料锂电池续航时刻更长。单体锂电池放电电压渠道高达3.7V,磷酸铁锂为3.2V,而钛酸锂仅为2.3V,因而从能量密度视点来说,锂电池比磷酸铁锂,锰酸锂或者钛酸锂具有相对优势。

  安全性较差和循环寿数较短是锂电池的首要短板,尤其是安全功能,是一直约束其大规模配组,和大规模集成使用的一个首要因素。大量实测标明,容量较大的三元电池很难通过针刺和过充等安全性测验,这也是大容量电池中一般都要多引入锰元素,甚至混合锰酸锂一同使用的原因。500次的循环寿数在锂电池中归于中等偏下,因而锂电池现在zui首要的使用领域是3C数码等消费类电子产品。