影響鋰離子電池組循環(huán)壽命的因素

鋰離子電池組的充放電循環(huán)是一個(gè)復(fù)雜的物理和化學(xué)反應(yīng)過程，其循環(huán)壽命影響因素多種多樣。下面分析影響鋰離子電池組循環(huán)壽命的因素。

1. 設(shè)計(jì)和制造過程

在電池設(shè)計(jì)過程中，材料的選擇是最重要的因素。不同的材料具有不同的性能特征，所開發(fā)的電池的性能也存在差距。正負(fù)極材料的循環(huán)性能好，電池的循環(huán)壽命會(huì)很長(zhǎng)。一般來說，在設(shè)計(jì)和組裝過程中，一般要求負(fù)極的容量相對(duì)于正極的容量過大。如果不是過量，負(fù)極在充電過程中會(huì)析出鋰，形成鋰枝晶，影響安全性。負(fù)極相對(duì)于正極過多，正極中的鋰離子將永遠(yuǎn)分離，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)坍塌。

電解液的類型和數(shù)量也會(huì)影響電池壽命。鋰離子電池組的制造工藝主要包括正負(fù)極成分、涂層、片材、纏繞、脫殼、注液、密封、成型等。在電池加工過程中，對(duì)工藝的每一步都有非常嚴(yán)格的要求。任何控制不好的過程都可能影響電池循環(huán)性能。

2.鋰離子電池材料老化和腐爛

鋰離子電池組的充放電循環(huán)是鋰離子脫嵌并通過電解液在正負(fù)極材料之間來回移動(dòng)的過程。在鋰離子電池組的循環(huán)過程中，除了正極和負(fù)極處的氧化還原反應(yīng)外，還存在大量的副反應(yīng)。如果能將鋰離子電池的副反應(yīng)降低到低水平，使鋰離子始終可以通過電解液在正負(fù)極材料之間平穩(wěn)地來回走動(dòng)，就可以增加鋰離子電池的循環(huán)壽命。

正負(fù)集電器的性質(zhì)也會(huì)影響電池的容量和循環(huán)壽命。鋰離子電池組正負(fù)極常用的集電器材料是鋁和銅，兩者都是腐蝕性金屬材料。集流體被腐蝕后形成鈍化膜，附著力差，局部腐蝕（點(diǎn)蝕）和一般腐蝕會(huì)增加電池的內(nèi)阻，導(dǎo)致容量損失和放電效率下降。通過酸堿蝕刻和導(dǎo)電涂層等預(yù)處理方法可以增強(qiáng)附著力和耐腐蝕性。

3.循環(huán)過程中的充放電系統(tǒng)

鋰離子電池組的使用過程是充放電循環(huán)的過程。充放電電流的大小，充放電截止電壓的選擇，使用哪種充放電方法等。充放電系統(tǒng)對(duì)鋰離子電池的循環(huán)壽命也有非常重要的影響。。盲目增加電池的工作電流，增加新的充電截止電壓，降低放電截止電壓等。會(huì)降低鋰離子電池組的性能。

不同的電化學(xué)系統(tǒng)具有不同的充放電截止電壓。在鋰離子電池的充電過程中，當(dāng)超過充電截止電壓時(shí)，認(rèn)為發(fā)生了過充電。當(dāng)鋰離子電池過度充電時(shí)，從正極中提取的多余鋰離子會(huì)沉積或嵌入負(fù)極，沉積的活性鋰很容易與溶劑反應(yīng)，釋放熱量以提高電池溫度。當(dāng)鋰離子電池的放電電壓低于放電截止電壓時(shí)，形成過放電。

在過放電的過程中，鋰離子會(huì)從負(fù)極過度提取，下次充電時(shí)重新插入會(huì)更加困難。鋰離子電池的放電容量和充放電效率在過放電后的循環(huán)過程中大大降低。此外，鋰離子電池極有可能在大電流條件下熔斷，設(shè)備部件也可能損壞