چه عواملی بر عمر باتری لیتیومی تأثیر می گذارد؟

طول عمر باتری لیتیومی شاخصی است که در استفاده از باتری لیتیوم یونی باید به آن توجه کرد. به طور کلی، عمر باتری های لیتیوم یونی عمدتاً تحت تأثیر دو عامل است:

1) زمان خدمات؛
2) تعداد چرخه ها.

با توجه به نرخ پوسیدگی باتری لیتیوم یونی، نرخ پوسیدگی باتری را می توان به نرخ پوسیدگی خطی اولیه و نرخ پوسیدگی غیرخطی دیررس تقسیم کرد. ویژگی معمول فرآیند کاهش غیرخطی این است که ظرفیت باتری در مدت زمان کوتاهی به طور قابل توجهی کاهش می یابد که معمولاً به عنوان غواصی ظرفیت نامیده می شود که برای استفاده از باتری و استفاده از مراحل بسیار نامطلوب است.

در این آزمایش، Simon F. Schuster از باتری IHR20250A از E-One Moli Energy استفاده کرد. مواد کاتد از مواد NMC، مواد آند گرافیت و ظرفیت اسمی 1.95Ah است. اثرات پنجره ولتاژ، نرخ شارژ، نرخ دشارژ و دما بر تضعیف غیرخطی باتری مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. ترتیب آزمایشی خاص در جدول زیر نشان داده شده است.

نتایج اصلی به شرح زیر است:

1. تأثیر پنجره ولتاژ عامل بر رشد فیلم‌های منفی SEI این است که به دلیل پنجره الکتروشیمیایی گسترده، انحلال عناصر فلزی واسطه مثبت افزایش می‌یابد و عناصر فلزی واسطه حل شده به سطح الکترود منفی مهاجرت می‌کنند که این امر تسریع می‌کند. رشد فیلم های فلزی واسطه الکترود منفی نتایج نشان می‌دهد که شرایط جنبشی الکترود منفی تجزیه لیتیوم را تسریع می‌کند، بنابراین رسوب لیتیوم در الکترود منفی پیشاپیش منجر به فروپاشی غیرخطی زودتر می‌شود.
2. تأثیر نسبت تخلیه بار

از آنجایی که تضعیف غیرخطی باتری لیتیوم یونی عمدتاً ناشی از رسوب فلز لیتیوم بر روی سطح الکترود منفی است، جریان تخلیه بار ارتباط نزدیکی با وقوع تضعیف غیر خطی باتری لیتیوم یون دارد. تاثیرگذارترین عامل جریان شارژ باتری است. باتری شارژ شده با نرخ 1C تقریباً از ابتدا روند میرایی غیر خطی را نشان می دهد، اما اگر جریان شارژ را به 0.5 درجه سانتیگراد کاهش دهیم، گره زمانی باتری پوسیدگی غیرخطی است که به شدت به تأخیر می افتد. تأثیر جریان تخلیه بر تضعیف غیرخطی باتری را می توان تقریباً نادیده گرفت. این عمدتاً به این دلیل است که قطبش الکترود منفی با افزایش جریان شارژ به طور قابل توجهی افزایش می یابد که منجر به افزایش قابل توجهی در خطر آزاد شدن لیتیوم از الکترود منفی می شود. فلز متخلخل رسوب داده شده باعث تجزیه الکترولیت و تسریع می شود. تخریب عملکرد دینامیکی الکترود منفی منجر به وقوع زودهنگام پوسیدگی غیرخطی می شود.

3. اثر دما

دما تأثیر بسیار مهمی بر ویژگی های دینامیکی الکترود منفی دارد، بنابراین دما نیز تأثیر مهمی بر زمان وقوع تضعیف غیرخطی خمیر دارد.
باتری در چرخه 35 درجه سانتیگراد حداکثر کاهش غیر خطی دارد. اگر پنجره ولتاژ باتری را به 3.17-4.11v کاهش دهیم، میزان پوسیدگی باتری در 35 درجه سانتیگراد و 50 درجه سانتیگراد در دوره اولیه نسبتاً ثابت است، اما در پایان عمر باتری، باتری در 35 درجه سانتیگراد است. C شروع به نشان دادن کاهش غیرخطی می کند. این عمدتاً به دلیل بدتر شدن شرایط جنبشی باتری در دماهای پایین است، که باعث می شود کاتد به عنوان لیتیوم تجزیه و تحلیل شود، بنابراین رشد فیلم sei تسریع می شود و منجر به بدتر شدن بیشتر شرایط جنبشی کاتد می شود. منجر به کاهش غیرخطی باتری های لیتیوم یون اولیه می شود.