三元鋰電池容量衰減原因,三元鋰電池壽命是多久

來(lái)源：存能電氣  日期：2019-04-16 10:07  瀏覽量：次

　　三元鋰電池容量衰減的原因，三元鋰電池壽命是多久？三元鋰電池壽命是指電池在使用過(guò)一段時(shí)間后，容量衰減為標(biāo)稱(chēng)容量的70%，即可認(rèn)為壽命終止。對(duì)于傳統(tǒng)電池來(lái)說(shuō)，三元鋰電池具有壽命長(zhǎng)，節(jié)能環(huán)保無(wú)污染，維護(hù)成本低，充放電完全，重量輕等等優(yōu)勢(shì)。

　　目前市面上在售的電動(dòng)車(chē)基本都是使用鋰離子電池，不過(guò)鋰離子電池還有兩種類(lèi)型，分別是三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池。今天我們就來(lái)介紹一下三元鋰電池的優(yōu)缺點(diǎn)、壽命和三元鋰電池容量衰減的原因。

　　三元鋰電池容量為什么會(huì)衰減?

　　三元鋰電池是繼鎘鎳電池、氫鎳電池之后發(fā)展最快的二次電池。鋰離子電池的應(yīng)用很大程度取決于其充放電循環(huán)的穩(wěn)定性,和其它二次電池一樣,鋰電池在循環(huán)過(guò)程中容量衰減是不可避免的。

　　大倍率充放電也會(huì)造成三元鋰電池容量損失，這是因?yàn)檎?fù)極在充放電過(guò)程會(huì)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。

　　溫度絕對(duì)是影響三元鋰電池壽命的關(guān)鍵因素之一，過(guò)高的溫度或過(guò)低的溫度都會(huì)造成活性鋰離子含量的降低，從而減少鋰電池壽命。

　　影響三元鋰電池容量衰減的本質(zhì)是可脫嵌鋰離子含量的降低，其因素主要是正負(fù)極材料的結(jié)構(gòu)破壞或失活、電解液的分解、鋰電池的濫用等等。電池的充放電過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的電化學(xué)過(guò)程，導(dǎo)致電池容量衰減的因素也不是單一的，并且一個(gè)方面的惡化有可能會(huì)引發(fā)其他因素來(lái)共同影響電池的容量、循環(huán)性能、能量密度等。

　　三元鋰電池壽命是多久？

　　三元鋰電池的理論壽命約為800次循環(huán)，在商業(yè)化的可充電鋰電池中屬于中等。磷酸鐵鋰電池約為2000次，而鈦酸鋰據(jù)說(shuō)可以達(dá)到1萬(wàn)次循環(huán)。目前主流的電池廠(chǎng)家在其生產(chǎn)的三元電芯規(guī)格書(shū)中承諾大于500次（標(biāo)準(zhǔn)條件下充放電），但是電芯在配組做成鋰電池包后，由于一致性問(wèn)題，主要是電壓和內(nèi)阻不可能完全一樣，其循環(huán)壽命大約為400次。廠(chǎng)家推薦SOC使用窗口為10%~90%，不建議進(jìn)行深度充放電，不然會(huì)對(duì)電池的正負(fù)極結(jié)構(gòu)造成不可逆的損傷，若是以淺充淺放來(lái)計(jì)算的話(huà)，循環(huán)壽命至少有1000次。

　　按照目前三元鋰電池的技術(shù)水平，如果使用得當(dāng)，在電動(dòng)汽車(chē)上起碼可以使用5年以上了。如果使用不當(dāng)，則2-3年鋰電池壽命就衰減完了。所謂使用得當(dāng)與否，主要是看三元鋰電池是否能夠遵守淺充淺放的原則，不要過(guò)度使用。

　　三元鋰電池壽命，理論上來(lái)講，三元鋰電池壽命是2000次充放電循環(huán)，我們算作一天一充，也能維持5年多。不過(guò)實(shí)際上使用與理論還是有區(qū)別的，如果進(jìn)行1000次充放電循環(huán)，實(shí)質(zhì)上三元鋰電池已經(jīng)衰減了50%，也就是說(shuō)充滿(mǎn)電只能跑原來(lái)里程的一半。所以如何避免這種情況呢？隨用隨充，不要把電耗盡才去充電。另外，優(yōu)秀的電池管理系統(tǒng)也能減緩三元鋰電池衰減。

　　三元鋰電池優(yōu)缺點(diǎn)

　　三元鋰電池占了相當(dāng)多一部分，這是因?yàn)槿囯姵伢w積更小、能力密度更高、耐低溫、循環(huán)性能也更好，所以成為新能源乘用車(chē)的主流。三元鋰電池在容量與安全性方面比較均衡，是一款綜合性能優(yōu)異的電池。三種金屬元素的主要作用和優(yōu)缺點(diǎn)如下：

　　Co3+：減少陽(yáng)離子混合占位，穩(wěn)定材料的層狀結(jié)構(gòu)，降低阻抗值，提高電導(dǎo)率，提高循環(huán)和倍率性能。

　　Ni2+：可提高材料的容量（提高材料的體積能量密度），而由于Li和Ni相似的半徑，過(guò)多的Ni也會(huì)因?yàn)榕cLi發(fā)生位錯(cuò)現(xiàn)象導(dǎo)致鋰鎳混排，鋰層中鎳離子濃度越大，鋰在層狀結(jié)構(gòu)中的脫嵌越難，導(dǎo)致電化學(xué)性能變差。

　　Mn4+：不僅可以降低材料成本，而且還可以提高材料的安全性和穩(wěn)定性。但過(guò)高的Mn含量會(huì)容易出現(xiàn)尖晶石相而破壞層狀結(jié)構(gòu)，使容量降低，循環(huán)衰減。

　　能量密度高是三元鋰電池的最大優(yōu)勢(shì)，而電壓平臺(tái)是電池能量密度的重要指標(biāo)，決定著電池的基本效能和成本，電壓平臺(tái)越高，比容量越大，所以同樣體積、重量，甚至同樣安時(shí)的電池，電壓平臺(tái)比較高的三元材料鋰電池續(xù)航時(shí)間更長(zhǎng)。

　　三元鋰電池的缺點(diǎn)也導(dǎo)致采用了三元鋰電池的新能源客車(chē)沒(méi)有辦法進(jìn)入新能源車(chē)型目錄，原因是安全性。三元鋰電池?zé)岱€(wěn)定性較差，在250-300℃高溫就會(huì)產(chǎn)生分解，并且三元鋰材料的化學(xué)反應(yīng)尤其強(qiáng)烈，一旦釋放氧分子，在高溫作用下電解液迅速燃燒，隨即發(fā)生爆燃現(xiàn)象。所以我們能夠看到，在極端的碰撞事故中，特斯拉等電動(dòng)汽車(chē)依然還是有起火隱患。

　　以上就是小編給大家介紹的三元鋰電池壽命，三元鋰電池壽命是多久，目前，三元鋰電池的市場(chǎng)價(jià)格要高于液態(tài)鋰離子電池，相對(duì)于液態(tài)鋰離子電池，其壽命長(zhǎng)，安全性能良好，相信在不久的將來(lái)會(huì)有很大的上升空間。