ปัจจัยใดบ้างที่จะส่งผลต่ออายุการใช้งานของแบตเตอรี่ลิเธียม?

อายุการใช้งานของแบตเตอรี่ลิเธียมเป็นดัชนีที่ต้องคำนึงถึงในการใช้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน โดยทั่วไป อายุการใช้งานของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจะได้รับผลกระทบจากปัจจัยสองประการหลัก:

1) เวลาให้บริการ;
2) จำนวนรอบ

ตามอัตราการสลายตัวของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน อัตราการสลายตัวของแบตเตอรี่สามารถแบ่งออกเป็นอัตราการสลายตัวเชิงเส้นในช่วงต้นและอัตราการสลายตัวแบบไม่เชิงเส้นในช่วงปลาย คุณลักษณะทั่วไปของกระบวนการลดแบบไม่เชิงเส้นคือความจุของแบตเตอรี่ลดลงอย่างมากในระยะเวลาอันสั้น ซึ่งโดยทั่วไปเรียกว่าความจุลดลง ซึ่งส่งผลเสียต่อการใช้แบตเตอรี่และการใช้ขั้นตอนต่างๆ

ในการทดลอง Simon F. Schuster ใช้แบตเตอรี่ IHR20250A จาก E-One Moli Energy วัสดุแคโทดคือวัสดุ NMC วัสดุแอโนดคือกราไฟท์ และความจุปกติคือ 1.95Ah วิเคราะห์ผลกระทบของหน้าต่างแรงดันไฟฟ้า อัตราการชาร์จ อัตราการคายประจุ และอุณหภูมิต่อการลดทอนแบบไม่เชิงเส้นของแบตเตอรี่ การจัดเตรียมการทดลองเฉพาะแสดงอยู่ในตารางต่อไปนี้

ผลลัพธ์หลักมีดังนี้:

1. อิทธิพลของหน้าต่างแรงดันไฟฟ้าในการทำงานต่อการเติบโตของฟิล์ม SEI เชิงลบคือเนื่องจากหน้าต่างไฟฟ้าเคมีที่กว้าง การละลายขององค์ประกอบโลหะทรานซิชันเชิงบวกจึงเพิ่มขึ้น และองค์ประกอบโลหะทรานซิชันที่ละลายจะย้ายไปยังพื้นผิวอิเล็กโทรดเชิงลบ ซึ่งเร่ง การเติบโตของฟิล์มโลหะทรานซิชันขั้วลบของอิเล็กโทรด ผลการวิจัยพบว่าสภาวะจลน์ของอิเล็กโทรดลบเร่งการสลายตัวของลิเธียม ดังนั้นการตกตะกอนของลิเธียมในอิเล็กโทรดลบล่วงหน้าจะนำไปสู่การสลายตัวแบบไม่เชิงเส้นก่อนหน้านี้
2. อิทธิพลของอัตราส่วนการปล่อยประจุ

เนื่องจากการลดทอนแบบไม่เชิงเส้นของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนส่วนใหญ่เกิดจากการตกตะกอนของโลหะลิเธียมบนพื้นผิวอิเล็กโทรดเชิงลบ กระแสไฟฟ้าประจุจึงมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับการเกิดการลดทอนแบบไม่เชิงเส้นของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน ปัจจัยที่มีอิทธิพลมากที่สุดคือกระแสการชาร์จแบตเตอรี่ แบตเตอรี่ที่ชาร์จในอัตรา 1C แสดงแนวโน้มการลดทอนแบบไม่เชิงเส้นเกือบตั้งแต่เริ่มต้น แต่ถ้าเราลดกระแสการชาร์จลงเหลือ 0.5C โหนดเวลาของแบตเตอรี่ก็จะสลายตัวแบบไม่เชิงเส้นซึ่งจะล่าช้าอย่างมาก อิทธิพลของกระแสคายประจุที่มีต่อการลดทอนแบบไม่เชิงเส้นของแบตเตอรี่สามารถมองข้ามไปได้ สาเหตุหลักมาจากโพลาไรเซชันของอิเล็กโทรดเชิงลบจะเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญตามการเพิ่มขึ้นของกระแสไฟชาร์จ ซึ่งนำไปสู่ความเสี่ยงที่เพิ่มขึ้นอย่างมากในการปล่อยลิเธียมออกจากอิเล็กโทรดเชิงลบ โลหะที่มีรูพรุนที่ตกตะกอนจะส่งเสริมการสลายตัวของอิเล็กโทรไลต์และเร่งความเร็ว การเสื่อมสภาพของประสิทธิภาพไดนามิกของอิเล็กโทรดลบทำให้เกิดการสลายตัวแบบไม่เชิงเส้นตั้งแต่เนิ่นๆ

3. ผลกระทบของอุณหภูมิ

อุณหภูมิมีอิทธิพลสำคัญมากต่อลักษณะไดนามิกของอิเล็กโทรดลบ ดังนั้นอุณหภูมิจึงมีอิทธิพลสำคัญต่อเวลาที่เกิดขึ้นของการลดทอนแบบไม่เชิงเส้นของแป้ง
แบตเตอรี่ที่อุณหภูมิ 35 ° C มีการลดลงแบบไม่เป็นเชิงเส้นอย่างช้าที่สุด หากเราลดหน้าต่างแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ลงเหลือ 3.17-4.11v อัตราการสลายตัวของแบตเตอรี่ที่ 35°C และ 50°C ในช่วงต้นจะค่อนข้างคงที่ แต่เมื่อหมดอายุการใช้งาน แบตเตอรี่จะอยู่ที่ 35° C เริ่มแสดงการลดลงแบบไม่เชิงเส้น สาเหตุหลักมาจากการเสื่อมสภาพของสภาวะจลน์ของแบตเตอรี่ที่อุณหภูมิต่ำ ซึ่งทำให้แคโทดง่ายต่อการวิเคราะห์เป็นลิเธียม จึงเร่งการเติบโตของฟิล์ม sei ซึ่งนำไปสู่การเสื่อมสภาพของสภาพจลน์ของแคโทดเพิ่มเติม นำไปสู่การลดลงแบบไม่เชิงเส้นของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนในยุคแรกๆ