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鋰電池通常可以使用幾年。

鋰電池通常可以使用幾年。

鋰電池能用多少年?相信大家對鋰電池都很熟悉。手機電池大多使用鋰電池,鋰電池的壽命也是我們好奇的。接下來我帶大家了解壹下鋰電池可以用多少年。

鋰電池壹般可以用好幾年。1鋰電池的壽命不是按年計算的,而是按周期計算的。

鋰電池的壽命是“500次”,指的不是充電的次數,而是壹個充放電的周期。

目前所有的手機都使用鋰電池,大部分鋰電池的循環時間壹般在500次左右,也就是說壹個循環是從0-100(當循環超過100就是壹個循環)。500次後,手機電池已經很弱,電池內阻增大,內部化學元素活性降低,進入快速消耗階段。

大家都有過這樣的經歷。壹部舊手機打完電話關機,電池用完了也可以理解。

擴展數據:

壹個充電周期是指所有電池從滿到空,再從空到滿的過程,和充電壹次是不壹樣的。比如壹塊鋰電池,第壹天只用了壹半的電,然後就充滿了。如果第二天還是壹樣,也就是充壹半充兩次,只能算壹個充電周期,不能算兩個。

因此,可能需要多次才能完成壹個周期。每完成壹個充電周期,電池容量就會下降壹點。然而,這種功率降低非常小。優質電池在多次循環後仍會保留原有容量的80%,很多鋰電產品在兩三年後仍會照常使用。

鋰電池壹般能用幾年?2影響鋰離子電池循環壽命的因素分析

1,鋰離子電池結構原理簡介

鋰離子電池主要由正負極材料、電解液、隔膜、集流體和電池外殼組成。陽極和陰極材料由兩種不同的鋰離子嵌入化合物組成。充電時,鋰離子從正極脫離,通過隔膜穿過電解液嵌入負極,放電時則相反。鋰離子電池在首次充放電過程中,負極與電解液的相界面上會形成壹層鈍化膜。它作為電極和電解質之間的隔膜。它是電子絕緣體,但也是鋰離子的優良導體。鋰離子可以通過這種鈍化層自由嵌入和脫出,具有固體電解質的特性。因此,這種鈍化膜被稱為“固體電解質界面”(簡稱SEI膜)。鋰離子電池充放電電極的反應如下:

2、設計和制造過程的影響

在電池設計過程中,材料的選擇是最重要的因素。不同的材料有不同的性能特點,研制的電池性能也不同。如果陽極和陰極材料匹配良好,電池的循環壽命將會很長。配料方面,要註意正負料的添加量。壹般來說,在設計和組裝過程中,負極的容量壹般要求大於正極的容量。如果不是太多,充電時鋰會從負極析出,形成鋰枝晶,影響安全性。負極相對於正極過多,正極可能會過度退市,導致結構坍塌。

電解液也是影響電池可逆容量的壹個非常重要的因素。鋰離子在電極材料中的脫嵌過程始終是壹個與電解質相互作用的過程,對電極材料的界面狀態和內部結構有著重要的影響。在與正負極材料相互作用的過程中,電解液會有損耗,另外電池成SEI膜和預充電時也會消耗壹部分電解液,所以電解液的種類和註入量也影響電池壽命。

鋰離子電池的制造工藝主要包括:正負極配料、塗布、壓片、卷繞、套管、註液、封口、化成等。在電池生產過程中,每壹步的工藝都非常嚴格。任何壹個過程控制不好,都可能影響電池循環性能。

在正負極配料過程中,要註意粘結劑的用量、攪拌速度、漿料濃度、溫度和濕度,保證物料能分散均勻。

在塗覆過程中,在保證電池高比能量的前提下,合理控制正(負)電極塗覆量,適當降低電極厚度,有利於降低電池衰減率。塗覆的極片應通過輥壓機進壹步壓實。合適的正極壓實密度可以增加放電容量,降低內阻,減少極化損失,延長電池的循環壽命。

卷繞時,卷好的電池要緊,不能松。隔膜和正負極卷繞越緊,內阻越小,但卷繞過緊時,會使極片和隔膜難以潤濕,導致放電容量變小。如果線圈過松,極片在充放電過程中會過度膨脹,使內阻增大,容量降低,循環壽命縮短。

3.電池材料老化的影響。

鋰離子電池充放電循環的過程就是鋰離子通過電解液在正負極材料之間脫嵌和來回移動的過程。在鋰離子電池的循環過程中,除了陽極和陰極的氧化還原反應外,還有大量的副反應。如果能把鋰離子電池的副反應降低到較低水平,使鋰離子始終能順利地通過電解液在正負極材料之間往返,就能提高鋰離子電池的循環壽命。

鋰離子從正極向負極移動時,必須通過碳負極上覆蓋的SEI膜,SEI膜的質量直接影響電池的循環壽命。國外學者對電池材料老化的研究較早,尤其是SEI膜。主要研究方法是通過電池壽命實驗數據結合電化學表征分析電池材料的穩定性和降解機理。

SEI膜的穩定性對電池的穩定性有重要影響。不穩定的SEI膜容易析出金屬鋰,會導致負極活性物質快速下降。SEI膜穩定的鋰電池可在高溫下儲存4年以上。D.Aurbach拆解循環後的鈷酸鋰電池通過SEM、XRD等實驗分析,容量下降主要歸因於負極SEI膜和正極LiCoO2與HF形成的LiF界面膜對Li+的持續消耗等不可逆副作用。P.Ramadass等人通過描述充放電循環過程中負極SEI膜不斷生長導致鋰離子損失的過程,建立了容量衰減模型。S.Sankarasubramanian等人建立了包括溶劑擴散和SEI膜生長機理的容量衰減模型,得出容量衰減與SEI膜厚度和電池老化時間線性相關。

黃海江研究了充放電200次的鋁塑膜鋰離子電池。結果表明,電池的放電容量逐漸減小,內阻和厚度逐漸增大。將不同循環次數的電池拆解後,實驗觀察表明,經過200次循環後,正極表面出現多處裂紋,平均粒徑減小;負極顯示SEI膜變得更厚,並且在循環結束時鋰和鋰化合物沈澱。鋰離子的出現和嵌入會引起晶格內應力,在這種內應力疲勞下,LiCoO2會形成裂紋,最終粒徑減小。

J.Vetter等人深入分析了電池內部材料隨充放電循環的老化機理,總結出電極材料晶體結構的穩定性、活性材料與電解液的界面副反應、粘結劑性能的下降都會影響電池的容量和動力性能,並總結了正負極老化的原因和影響。至於負極材料,除了由於SEI膜的形成和生長導致陽極組分之間的接觸變差的因素外,主要因素是:由於溶劑嵌入C電極產生的氣體導致C顆粒破碎,由於循環中體積的變化導致活性材料顆粒之間的接觸變差,析出的鋰金屬與電解液反應加速老化。陰極材料老化和衰變的原因和影響如圖1所示。

圖1陰極材料老化的原因和影響

常見的電解液由溶劑(烷基碳酸酯,如EC、DEC、DMC等。)、鋰鹽(LiPF6、LiBF4等。)和各種添加劑。正負極材料脫鋰離子和嵌鋰的過程總是與電解液相互作用,界面處會因為這種作用發生復雜的氧化還原反應,甚至會產生氣體或固體產物,造成電解液流失。氣體會增加電池內部壓力,導致電池變形,固體產物會在電極表面形成鈍化膜,增加電池的極化,降低電池的輸出電壓。這些因素會對電池容量和安全性產生不利影響,最終影響電池的循環壽命。添加添加劑可以有效提高鋰離子電池的循環性能,如在EC/DEC溶劑體系中添加微量添加劑苯甲醚。

正負集流體的性質也會影響電池的容量和循環壽命。鋰離子電池正負極常用的集流體是鋁和銅,兩者都是腐蝕性金屬材料。集流體被腐蝕後形成的鈍化膜,附著力差,局部腐蝕(點蝕)和全面腐蝕都會使電池內阻增大,導致容量損失和放電效率降低。通過酸堿蝕刻和導電塗層等預處理方法可以增強附著力和耐腐蝕性。

4、電池使用環境的影響

鋰離子電池的使用環境對其循環壽命也很重要。其中,環境溫度是壹個非常重要的因素。環境溫度過低或過高都會影響鋰電池的循環壽命。

陳繼濤等人研究了C/LiCoO2鋰離子電池在-20℃下的充放電性能。結果表明,低溫下電池的放電性能變差。0.2C放電容量僅為常溫容量的77%,1C放電容量僅為0.2C放電容量的4%。低溫下恒壓充電時間增加,充電性能也明顯變差。

鋰離子電池低溫放電容量下降的主要原因包括:電解液導電性差、隔膜潤濕性和/或滲透性差、鋰離子遷移速度慢、電極/電解液界面電荷轉移速率慢等。此外,低溫下SEI膜的阻抗會增加,會減緩鋰離子通過電極/電解質界面的速度。其中,SEI膜阻抗增大的原因是低溫下鋰離子更容易從負極逸出,嵌入更加困難。充電時,金屬鋰會出現,並與電解液發生反應,形成新的SEI膜覆蓋在原有的SEI膜上,使電池阻抗增大,導致電池容量下降。

李連興等人分別在60℃和室溫下對同批次鋰電池進行了300次充放電循環實驗。在初始階段,電池在60℃表現出較高的放電容量。但隨著循環的進行,電池容量衰減加快,循環穩定性降低,甚至後期電池膨脹。鋰離子電池在高溫下充放電循環不穩定,導致電池電極電化學極化加劇,產生氣體,產生膨脹現象,同時電荷轉移電阻增大,離子轉移動力學性能下降。

目前鋰離子電池多采用LiPF6作為電解液。由於電解液不純或微量水催化分解導電鹽,電解液中含有壹定的酸性物質HF。HF會與SEI膜的主要成分如ROLi、ROCO2Li發生反應,生成LiF並沈積在負極表面。含有LiF的SEI膜會阻礙鋰離子的遷移。同時,產生的高阻抗物質會使石墨顆粒絕緣。隨著高溫充放電,負極的性能會逐漸變差,最終導致電池失效。

使用鋰離子電池的設備可能會在運輸或正常工作條件下接受振動、沖擊、碰撞和其他條件的測試。有些鋰電池在與系統通信時充放電,按照壹定的頻率接收數據信息。設備振動的頻率可能會幹擾電池頻率,導致芯片數據錯誤或保護電路動作。在強烈振動或沖擊下,接頭、外部連接、端子、焊點等。鋰離子電池的電池芯可能斷裂或脫落,電池極片上的活性物質也可能脫落,影響電池壽命,甚至產生危險情況。

5、循環過程中充放電系統的影響。

鋰離子電池的使用過程就是充放電循環的過程,充放電系統如充放電電流的大小、充放電截止電壓的選擇、充放電方式等對鋰離子電池的循環壽命也有非常重要的影響。盲目提高電池的工作電流,提高充電截止電壓,降低放電截止電壓,都會降低電池的性能。

不同電化學體系的鋰離子電池充放電截止電壓不同。在鋰離子電池充電過程中,超過充電截止電壓,就認為發生了過充電。K.Maher將LiCoO2電池的充電截止電壓依次設置為4.2V至4.9V,並在實驗後對電極材料進行了X射線衍射和拉曼光譜實驗,結果表明石墨陰極和鈷酸鋰陰極都發生了結構變化。通過測試不同截止電壓下充電的電極不同SOC的熵變曲線,還發現電極材料發生了結構變化。鋰離子電池過充時,正極釋放的多余鋰離子會沈積或嵌入負極,沈積的活性鋰容易與溶劑發生反應,釋放熱量使電池溫度升高。陽極受熱分解放出氧氣,使電解液容易分解,產生大量熱量。當鋰電池的放電電壓低於放電截止電壓時,就會發生過放電。在過放電過程中,負極會過量釋放鋰離子,下次充電時很難重新插入。於等人將以為負極、LiCoO2為正極的電池過放電至0V時,銅箔集流體腐蝕嚴重,負極SEI膜被破壞,重新形成的SEI膜性能較差,增加了負極阻抗和極化。在過放電後的循環過程中,電池的放電容量和充放電效率大大降低。

李巖等人研究了18650鋰離子電池在不同倍率下的放電。結果表明,隨著充放電倍率的增加,電池容量衰減幾乎成比例增加。高倍率循環下LiCoO2/石墨鋰離子電池容量衰減嚴重。通過分析得出,容量衰減嚴重的根本原因是正極材料結構的變化和正極表面膜的增厚,導致Li+量減少和擴散通道堵塞。在大電流放電的情況下,離子需要快速嵌入和脫離正負極,反應速度非常快。通過實驗分析,唐誌遠等人認為,由於電池在大電流放電時需要在短時間內放電出較大的容量,電極反應迅速而劇烈,部分鋰離子的放電過程還沒來得及插入或通過負極材料就已經結束了。此外,電池極耳在大電流情況下可能會被吹斷,設備部件也可能會損壞。

6.結論

通過分析可以看出,影響鋰離子電池循環壽命的因素有很多,無論是設計、制造還是使用。鋰離子電池的應用越來越廣泛,對鋰電池的需求在數量和質量上都提出了更高的要求。循環壽命直接影響鋰離子電池的使用時間和質量,因此制造商有必要研究其影響因素。企業只有掌握R&D和生產過程中影響循環壽命的所有因素,才能在激烈的市場競爭中占據主動。消費者要註意鋰離子電池的特性,按照說明書正確使用。

鋰電池壹般能用幾年?3鋰電池項目未來發展潛力如何?

哪裏有需求,哪裏就有機會。需求越大,項目的潛力就越大,尤其是與能源相關的產品,如鋰電池。2015年鋰電池需求占比47%,2016年達到52%。消費鋰電池需求占比持續下降,2016年約為42%。儲能鋰電池在光伏分布式使用和移動通信基站儲能電池領域的應用正在擴大。2016占6%。

從這些數據可以看出。鋰電池,其應用領域和比例都在不斷變化。未來前景應關註電動工具、新型動力汽車、輕型電動汽車和儲能系統。這些地區的產業規劃在未來幾年應該會保持翻倍的趨勢。

第壹,鋰電池的優勢帶動了新型動力汽車的蓬勃發展,也帶動了鋰電池行業的深度發展,動力鋰電池份額不斷攀升。因為鋰電池相比傳統電池有很大的優勢,在相同體積下容量更大,生產、利用、回收的過程也越來越綠色。

第二,新動力汽車數量的增加導致鋰電池供過於求。2017年全國電動車產值達到65萬輛。到2018,這個數據還在上升。這壹成績直接導致了鋰電池需求的激增。尤其是新能源鋰電池,商場潛力巨大。

三、綜合運用新技術,提高利用率。關註新技術的發展和討論。石墨烯納米材料等先進材料和設備不斷完善,鋰離子電池研發步伐加快。其應用領域也越來越廣泛。

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