三元材料鋰電池組容量衰退的原因詳解

三元鋰離子電池組重要是通過內(nèi)部電極氧化反應(yīng)，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的，鋰離子電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)由電池的正極和負(fù)極材料以及電解液所構(gòu)成的，當(dāng)電池反復(fù)的充放電的時候，電池內(nèi)部的電機會使電池本體材料電極會出現(xiàn)晶體，引起電池內(nèi)部導(dǎo)電性能下降，也就是鋰離子的活性出現(xiàn)了下降，那么從而就會導(dǎo)致它的阻值新增，最后會影響到鋰離子電池容量的衰減，其實，從實際的環(huán)境來看的話，影響到電池衰退，有充放電的電壓，甚至是包括電池的充放電的功率以及環(huán)境的溫度。

目前，新能源汽車電池重要使用的是三元鋰離子電池組，那么關(guān)于三元鋰離子電池組來腳最大的點就是會怕環(huán)境的高溫，從而會影響到它的使用的壽命，當(dāng)然了，這個也會影響到能量密度，正在電動汽車做功的功率上面來講，出現(xiàn)電池衰退重要是由于車輛在使用的過程當(dāng)中，為滿足不同的駕駛工況而采用不同的充放電倍率，充放電倍率越大，電池容量衰減的越快，其實也重要就是由于材料的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的改變，使得其內(nèi)部的離子擴散變得相對來說比較困難。

關(guān)于電池來講，內(nèi)阻不一致的話，就會是他內(nèi)部的電流電壓分配不均勻，從而會導(dǎo)致局部的單個電池出現(xiàn)欠壓的一種情況，綜合來看的話，影響動力鋰離子電池組壽命的因素，其實還是非常多的，當(dāng)然各種因素也都是相互影響著。

首先，假如該電池是磷酸鐵鋰離子電池組的話，這種情況就屬于比較正常的了，因為磷酸鐵鋰離子電池正極材料的原因，其導(dǎo)電性本身就比同類型的鋰離子電池要低一點，所以在使用的時候，磷酸鐵鋰離子電池組中的單節(jié)磷酸鐵鋰離子電池難免會出現(xiàn)不工作一致的現(xiàn)象。

鋰離子電池組所使用的鋰離子電池保護板工藝以及質(zhì)量太過差勁，其設(shè)置的保護參數(shù)不能準(zhǔn)確定位，導(dǎo)致鋰離子電池組的過充保護以及過放保護都不是很完善，所以長期使用導(dǎo)致鋰離子電池組的性能大幅度下降也是常理之中。當(dāng)然還有一些原因也可能導(dǎo)致鋰離子電池組性能的下降，但是以上兩種是最為常見的兩種情況，其他原因就不在此一一列舉。

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目前的鋰離子動力鋰電池的衰退也是不可防止的情況，隨著對動力鋰電池的技術(shù)不斷的提高，解決電池容量衰退的相關(guān)問題用以延長動力鋰電池的使用壽命顯得十分重要。當(dāng)然，這對電動汽車的發(fā)展來說也是至關(guān)重要的。

三元材料鋰離子電池容量的衰減原因

一、正極材料的結(jié)構(gòu)變化

正極材料是鋰離子的重要來源，當(dāng)鋰離子從正極中脫出時候，為了維持材料電中性狀態(tài)，金屬元素必然會被氧化到達一個高的氧化態(tài)，這里就伴隨了組分的轉(zhuǎn)變。組分的轉(zhuǎn)變?nèi)菀讓?dǎo)致相轉(zhuǎn)移和體相結(jié)構(gòu)的變化。電極材料相轉(zhuǎn)變可以引起晶格參數(shù)的變化及晶格失配，由此出現(xiàn)的誘導(dǎo)應(yīng)力引起晶粒的破碎，并引發(fā)裂紋的傳播，造成材料的結(jié)構(gòu)發(fā)生機械破壞，從而引起電化學(xué)性能衰減。

二、負(fù)極材料結(jié)構(gòu)

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商業(yè)化鋰離子電池組常用的負(fù)極材料有碳材料、鈦酸鋰等，本文以典型負(fù)極石墨進行分析。鋰離子電池容量的衰減第一次發(fā)生于化成階段，在這個階段會在負(fù)極表面形成SEI，消耗部分鋰離子。

三、電解液的氧化分解與界面反應(yīng)

電解液的性質(zhì)顯著影響鋰離子電池的比容量、壽命、倍率充放電性能、工作溫度范圍以及安全性能等。電解液重要包括溶劑、電解質(zhì)和添加劑三個部分。溶劑的分解、電解質(zhì)的分解都會導(dǎo)致電池容量的損失。電解液的分解和副反應(yīng)是鋰離子電池組容量衰減的重要因素，無論采用何種正負(fù)極材料、何種工藝，隨著鋰離子電池循環(huán)使用，電解液的分解及與正負(fù)極材料間發(fā)生的界面反應(yīng)都會造成容量的衰減。

此外，大倍率充放電也會造成鋰離子電池組容量損失，這是因為正負(fù)極在充放電過程會發(fā)生體積收縮和膨脹，而充放電電流越大，收縮膨脹越劇烈，應(yīng)力越大，從而正負(fù)極的顆粒在體積快速變化中更容易發(fā)生破裂或者從集流體剝離，導(dǎo)致循環(huán)衰減加快。