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現階段大多數廠家多是采用發熱管或者燃油加熱烘干老化電池,電池老化房的使用時間長,使用頻率高,能耗大,鋰電池的循環壽命,一直是電動汽車買家較關心的參數之一。鋰電池是怎樣變老的?老化總是與失效連在一起出現,但確切的說,老化和失效是兩個概念。老化,是指動力電池性能參數隨著時間的推移變差,是量變過程,參數主要指電池可用容量、內阻和功率。失效,是電池完全失去工作能力的過程,時間上相對短暫,是質變。老化的積累是失效的一個重要原因。
1 影響老化的因素
動力電池工作溫度是15℃-35℃,但在日常應用中,不可能完全滿足電池的需要,因此,常見的影響電池老化的場景就是高溫,低溫。
除了環境以外,電池工作參數,也會對老化起到加速或者減速的作用,因此電芯充放電參數的選擇影響顯著。
在以上列舉的外部因素作用下,電池電極材料等在電化學反應過程中,發生正常充放電以外的副反應,導致老化的發生。
2 典型老化過程
老化過程中,具體都會發生哪些細節過程,跟正負極材料,電解液和隔膜的選擇有密切關系,本文解說大略的老化過程,暫時不針對具體材料做詳細解釋。
2.1 高溫老化
50℃至60℃,是一般鋰電池能夠允許的工作溫度范圍上限。在較高溫度下進行電化學反應,電解液活性較強,容易發生分解反應,分解產物與正極材料結合,是對正極材料的消耗;正極結構材料遭到腐蝕,晶格結構由于缺少足夠材料的支撐發生坍塌,鋰離子的空位減少,正極容納鋰離子的能力下降,使得電池容量遭受損失;
同時,正極材料反映的產物,游蕩在電解液中,可能附著在正負極電極的表面。電極表面被不能參與充放電過程的物質覆蓋,阻礙了電化學過程的順利發生,電芯內阻增加。
高溫過程對老化的影響,主要在正極發生,對負極的影響占比較小。
2.2 低溫老化
環境溫度達到0℃以下,鋰電池的性能開始受到低溫的明顯影響。SIE膜,是電芯化成過程中,負極材料與電解液之間反應生成的一層鈍化膜,對負極材料具有保護作用。
在低溫工作過程中,SEI膜生長,消耗部分電解液中的活性鋰離子,使得電解液中導電離子的濃度降低,電池可用容量遭到永久性損失。SEI膜的增厚,使得鋰離子穿過膜層到達負極的困難增加,與導電鋰離子的濃度降低問題疊加在一起,電芯內阻隨之增大。