Quali fattori influenzeranno la durata della batteria al litio?

La durata della batteria al litio è un indice a cui prestare attenzione quando si utilizza la batteria agli ioni di litio. In generale, la durata delle batterie agli ioni di litio è influenzata principalmente da due fattori:

1) Tempo di servizio;
2) Numero di cicli.

In base al tasso di decadimento della batteria agli ioni di litio, il tasso di decadimento della batteria può essere suddiviso in tasso di decadimento lineare precoce e tasso di decadimento non lineare tardivo. La caratteristica tipica del processo di declino non lineare è che la capacità della batteria diminuisce significativamente in breve tempo, fenomeno comunemente definito immersione di capacità, il che è molto sfavorevole all'uso della batteria e all'utilizzo dei gradini.

Nell'esperimento, Simon F. Schuster ha utilizzato la batteria IHR20250A di E-One Moli Energy. Il materiale del catodo è materiale NMC, il materiale dell'anodo è grafite e la capacità nominale è 1,95 Ah. Sono stati analizzati gli effetti della finestra di tensione, della velocità di carica, della velocità di scarica e della temperatura sull'attenuazione non lineare della batteria. La disposizione sperimentale specifica è mostrata nella tabella seguente.

I risultati principali sono i seguenti:

1. L'influenza della finestra di tensione operativa sulla crescita dei film SEI negativi è che, a causa dell'ampia finestra elettrochimica, la dissoluzione degli elementi metallici di transizione positivi viene migliorata e gli elementi metallici di transizione disciolti migrano sulla superficie dell'elettrodo negativo, accelerando la crescita di film metallici di transizione dell'elettrodo negativo. I risultati mostrano che le condizioni cinetiche dell'elettrodo negativo accelerano il decadimento del litio, quindi la precipitazione anticipata del litio nell'elettrodo negativo porta ad un precedente decadimento non lineare.
2. Influenza del rapporto carica-scarica

Poiché l'attenuazione non lineare della batteria agli ioni di litio è causata principalmente dalla precipitazione del litio metallico sulla superficie dell'elettrodo negativo, la corrente di scarica della carica è strettamente correlata al verificarsi dell'attenuazione non lineare della batteria agli ioni di litio. Il fattore più influente è la corrente di carica della batteria. La batteria caricata al ritmo di 1°C mostra un andamento di attenuazione non lineare quasi dall'inizio, ma se riduciamo la corrente di carica a 0,5°C, il nodo temporale della batteria è un decadimento non lineare, che sarà notevolmente ritardato. L'influenza della corrente di scarica sull'attenuazione non lineare della batteria può essere quasi ignorata. Ciò è dovuto principalmente al fatto che la polarizzazione dell'elettrodo negativo aumenta significativamente con l'aumento della corrente di carica, il che porta ad un aumento significativo del rischio di rilascio di litio dall'elettrodo negativo. Il metallo metallico poroso precipitato favorisce la decomposizione dell'elettrolita e accelera. Il degrado delle prestazioni dinamiche dell'elettrodo negativo porta al verificarsi precoce di un decadimento non lineare.

3. Effetto della temperatura

La temperatura ha un'influenza molto importante sulle caratteristiche dinamiche dell'elettrodo negativo, quindi la temperatura ha anche un'influenza importante sul tempo in cui si verifica l'attenuazione non lineare della pastella
La batteria al ciclo a 35°C presenta al massimo un calo non lineare. Se riduciamo la finestra di voltaggio della batteria a 3,17-4,11 V, il tasso di decadimento della batteria a 35°C e 50°C nel primo periodo è relativamente costante, ma alla fine della sua vita, la batteria a 35° C inizia a mostrare un declino non lineare. Ciò è dovuto principalmente al deterioramento delle condizioni cinetiche della batteria a basse temperature, che rende il catodo più facile da analizzare come litio, accelerando così la crescita del film sei, portando ad un ulteriore deterioramento delle condizioni cinetiche del catodo, portando al declino non lineare delle prime batterie agli ioni di litio.