Welche Faktoren beeinflussen die Lebensdauer einer Lithiumbatterie?

Die Lebensdauer von Lithiumbatterien ist ein Indikator, auf den bei der Verwendung von Lithium-Ionen-Batterien geachtet werden muss. Generell wird die Lebensdauer von Lithium-Ionen-Batterien hauptsächlich von zwei Faktoren beeinflusst:

1) Servicezeit;
2) Anzahl der Zyklen.

Entsprechend der Abklingrate der Lithium-Ionen-Batterie kann die Abklingrate der Batterie in eine frühe lineare Abklingrate und eine späte nichtlineare Abklingrate unterteilt werden. Das typische Merkmal des nichtlinearen Abnahmeprozesses besteht darin, dass die Kapazität der Batterie in kurzer Zeit erheblich abnimmt, was üblicherweise als Kapazitätstauchen bezeichnet wird, was für die Verwendung der Batterie und die Verwendung der Schritte sehr ungünstig ist.

Im Experiment verwendete Simon F. Schuster die Batterie IHR20250A von E-One Moli Energy. Das Kathodenmaterial ist NMC-Material, das Anodenmaterial ist Graphit und die Nennkapazität beträgt 1,95 Ah. Die Auswirkungen von Spannungsfenster, Laderate, Entladerate und Temperatur auf die nichtlineare Dämpfung der Batterie wurden analysiert. Die konkrete Versuchsanordnung ist in der folgenden Tabelle dargestellt.

Die wichtigsten Ergebnisse sind wie folgt:

1. Der Einfluss des Betriebsspannungsfensters auf das Wachstum negativer SEI-Filme besteht darin, dass aufgrund des breiten elektrochemischen Fensters die Auflösung positiver Übergangsmetallelemente verstärkt wird und die gelösten Übergangsmetallelemente zur negativen Elektrodenoberfläche wandern, was beschleunigt das Wachstum von Übergangsmetallfilmen der negativen Elektrode. Die Ergebnisse zeigen, dass die kinetischen Bedingungen der negativen Elektrode den Zerfall von Lithium beschleunigen, sodass die vorherige Ausfällung von Lithium in der negativen Elektrode zu einem früheren nichtlinearen Zerfall führt.
2. Einfluss des Lade-Entlade-Verhältnisses

Da die nichtlineare Dämpfung von Lithium-Ionen-Batterien hauptsächlich durch die Ablagerung von Lithiummetall auf der Oberfläche der negativen Elektrode verursacht wird, hängt der Lade-Entladestrom eng mit dem Auftreten der nichtlinearen Dämpfung von Lithium-Ionen-Batterien zusammen. Der einflussreichste Faktor ist der Batterieladestrom. Die mit einer Rate von 1 °C geladene Batterie zeigt fast von Anfang an einen nichtlinearen Dämpfungstrend. Wenn wir jedoch den Ladestrom auf 0,5 °C reduzieren, ist der Zeitknoten der Batterie ein nichtlinearer Abfall, der stark verzögert wird. Der Einfluss des Entladestroms auf die nichtlineare Dämpfung der Batterie kann nahezu vernachlässigt werden. Dies liegt vor allem daran, dass die Polarisation der negativen Elektrode mit zunehmendem Ladestrom deutlich zunimmt, was zu einem deutlich erhöhten Risiko einer Lithiumfreisetzung aus der negativen Elektrode führt. Das ausgeschiedene poröse Metallmetall fördert die Elektrolytzersetzung und beschleunigt sie. Die Verschlechterung der dynamischen Leistung der negativen Elektrode führt zum frühen Auftreten eines nichtlinearen Abfalls.

3. Einfluss der Temperatur

Die Temperatur hat einen sehr wichtigen Einfluss auf die dynamischen Eigenschaften der negativen Elektrode, daher hat die Temperatur auch einen wichtigen Einfluss auf den Zeitpunkt des Auftretens der nichtlinearen Dämpfung des Teigs
Spätestens im 35°C-Zyklus weist die Batterie einen nichtlinearen Abfall auf. Wenn wir das Spannungsfenster der Batterie auf 3,17–4,11 V reduzieren, ist die Abfallrate der Batterie bei 35 °C und 50 °C in der Anfangsphase relativ konstant, am Ende ihrer Lebensdauer liegt die Batterie jedoch bei 35 °C C beginnt einen nichtlinearen Rückgang zu zeigen. Dies ist hauptsächlich auf die Verschlechterung der kinetischen Bedingungen der Batterie bei niedrigen Temperaturen zurückzuführen, wodurch die Kathode leichter als Lithium analysiert werden kann, wodurch das Wachstum des Sei-Films beschleunigt wird, was zu einer weiteren Verschlechterung der kinetischen Bedingungen der Kathode führt. was zu einem nichtlinearen Rückgang der frühen Lithium-Ionen-Batterien führte.