2024年3月24日发(作者:)
锂电池用久了为什么会损耗?
锂电池在长期使用过程中,其性能和容量逐渐降低的原因主要包括活性物质
损耗、电解质损耗、隔膜损耗、温度影响以及充放电策略不当等方面。下面将逐
一深入分析这些原因,并提供相应的例子。
一、活性物质损耗
活性物质是电池中的关键组成部分,它能够存储和释放能量。然而,随着电
池充放电循环次数的增加,活性物质会发生不可逆的损耗,导致电池性能下降。
这种损耗主要有以下两个原因:
1、活性物质结构变化
在充放电过程中,活性物质会经历锂离子的嵌入和脱出过程。随着循环次数
的增加,这种反复的嵌入和脱出会导致活性物质结构发生变化,从而降低其存储
能量的能力。例如,某些正极材料在锂离子嵌入过程中会发生相变,导致活性物
质失效。
2、活性物质破裂或脱落
除了结构变化外,充放电过程中活性物质的体积会不断膨胀和收缩,这可能
会导致活性物质破裂或脱落。这些破裂或脱落的活性物质无法再参与充放电过程,
从而导致电池容量下降。例如,某些负极材料在充电过程中会经历较大的体积变
化,如果这种变化得不到有效的控制,可能会导致负极材料破裂或脱落,从而降
低电池寿命。
二、电解质损耗
电解质是电池中传递锂离子的媒介。随着充放电循环次数的增加,电解质会
逐渐分解或挥发,导致电池内部离子浓度下降,从而降低电池的容量和性能。这
种损耗主要有以下两个原因:
1、电解质分解
在充放电过程中,电解质中的有机溶剂会逐渐分解,生成气体或水,导致电
解质失效。这种分解过程是不可逆的,会随着循环次数的增加而逐渐加剧,从而
导致电池性能下降。
2、电解质挥发
除了分解外,电解质中的有机溶剂还可能发生挥发,导致电池内部离子浓度
下降。这种挥发过程通常与温度有关,随着温度的升高而加剧。因此,高温环境
下电池的寿命通常会受到影响。
三、隔膜损耗
隔膜是电池中隔离正负极的薄膜,以防止短路。然而,在长期使用过程中,
隔膜可能会发生穿孔或堵塞,导致电池内部短路或性能下降。这种损耗主要有以
下两个原因:
1、隔膜穿孔
随着充放电循环次数的增加,隔膜可能会因为机械应力的作用而发生穿孔,
导致正负极短路。这种短路会导致电池内部产生大量的热和气体,可能引发安全
问题。
2、隔膜堵塞
除了穿孔外,隔膜还可能因为电解质的分解产物而发生堵塞。这种堵塞会导
致电池内部离子传输受阻,从而降低电池性能。例如,某些电解液在充放电过程
中会分解产生固体物质,这些物质可能会在隔膜表面沉积并堵塞隔膜孔隙,导致
电池容量下降。
四、温度影响
温度对锂电池的性能和寿命也有很大的影响。高温会导致电池内部的化学反
应加剧,加速电池老化;而低温则会导致电池内部的锂离子传输速度变慢,影响
电池性能。这种影响主要有以下两个原因:
1、高温加速老化
高温环境下,电池内部的化学反应速率会加快,导致电池内部的结构和性能
发生变化。这些变化可能会导致电池容量下降、内阻增加等问题,从而加速电池
老化。研究表明,高温环境下电池的循环寿命通常会缩短。
2、低温影响锂离子传输
低温环境下,电池内部的锂离子传输速度会变慢,这会影响电池的性能。例
如,在低温环境下充电可能会导致电池无法充分充电或充电速度变慢,从而影响
电池的容量和寿命。此外,低温还可能导致电池在存储期间自放电增加,从而缩
短电池寿命。
五、充放电策略不当
不合理的充放电策略也会加速锂电池的损耗。例如,过度充电或过度放电会
导致电池内部的化学反应产生不可逆的损伤;快速充放电会导致电池内部的温度
快速上升,加速电池老化。这种影响主要有以下两个原因:
1、过度充电或过度放电
过度充电或过度放电会导致电池内部的化学反应产生不可逆的损伤。例如,
过度充电可能导致正极材料结构发生变化,从而降低其存储能量的能力;过度放
电可能导致负极表面形成固体电解质界面(SEI)层,阻碍锂离子传输并损坏电
极结构。这些不可逆的损伤会缩短电池寿命。
2、快速充放电
快速充放电会导致电池内部的温度快速上升,加速电池老化。这是因为快速
充放电会导致电池内部的化学反应速率加快,产生更多的热量和气体。这些热量
和气体可能引发安全问题,同时也会加速电池内部的结构和性能变化,从而缩短
电池寿命。
综上所述,钾电池用久了会产生损耗的原因有很多种,包括活性物质损耗、
电解质损耗、隔膜损耗、温度影影响以及充放电策略不当等。为了延长锂电池的
使用寿命,需要采取合锂的使用方法和维护措施,如避免过度充放电、控制充放
电温度、定期进行电池维护等。此外,生产厂家也需要在技术上不断改进和完善
钾电池的性能和寿命,以满足用户的需求和提高产品的竞争力。
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