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鋰電池包能量密度對于其使用壽命的影響?

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2019年02月15日  

在談及鋰電池包的時候,能量密度是經(jīng)常提到的量。能量密度是由電池的材料特性決定的,不同的材料影響著鋰電池包的使用壽命。


什么是能量密度?


能量密度(Energydensity)是指在單位一定的空間或質(zhì)量物質(zhì)中儲存能量的大小。電池的能量密度也就是電池平均單位體積或質(zhì)量所釋放出的電能。電池的能量密度一般分重量能量密度和體積能量密度兩個維度。


電池重量能量密度=電池容量×放電平臺/重量,基本單位為Wh/kg(瓦時/千克)


電池體積能量密度=電池容量×放電平臺/體積,基本單位為Wh/L(瓦時/升)


電池的能量密度越大,單位體積、或重量內(nèi)存儲的電量越多。


鋰電池包使用壽命怎么算?


鋰電池包壽命是指電池在使用過一段時間后,容量衰減為標(biāo)稱容量(室溫25℃,標(biāo)準(zhǔn)大氣壓,且以0.2C放電的電池容量)的70%,即可認(rèn)為壽命終止。行業(yè)內(nèi)一般以鋰電池包滿充滿放的循環(huán)次數(shù)來計算循環(huán)壽命。在使用的過程中,鋰電池內(nèi)部會發(fā)生不可逆的電化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致容量下降,比如電解液的分解,活性材料的失活,正負(fù)極結(jié)構(gòu)的坍塌導(dǎo)致鋰離子嵌入和脫嵌的數(shù)量減少等等。


不同材料的鋰電池包使用循環(huán)壽命也是不同的,三元材料的鋰電池包循環(huán)次數(shù)約800次,磷酸鐵鋰電池包循環(huán)次數(shù)約2500次。正品電池和不良品電池循環(huán)次數(shù)是有區(qū)別的,正品電池按電池廠家規(guī)格書上的循環(huán)次數(shù)來設(shè)計生產(chǎn)的,而不良品電池循環(huán)次數(shù)有時可能邊50次都不到,所以大家要謹(jǐn)記去正規(guī)廠家購買,以防上當(dāng)受騙。


鋰電池包


是什么限制了鋰電池包的能量密度?


鋰電池包主要由正負(fù)極活性物質(zhì)、隔膜和殼體及結(jié)構(gòu)件等部分組成,其中真正能夠為鋰電池包提供容量的只有活性物質(zhì),而現(xiàn)在的活性物質(zhì)比例并不高,因為還有許多不提供能量但卻是電池穩(wěn)定性必須的物質(zhì)存在。


結(jié)構(gòu)件等非活性材料的比重也會影響活性物質(zhì)所占整體鋰電池包的比例,比如鋼制外殼就會比鋁塑膜更重。


隔膜的厚度會占用電池內(nèi)部空間。目前常見的PP-PE-PP三層復(fù)合隔膜的厚度一般達(dá)到30um以上,達(dá)到正負(fù)極極片厚度的20%左右,這造成了嚴(yán)重的空間浪費。


電解液的數(shù)量過多會影響鋰電池包的能量密度。電解液在鋰離子電池內(nèi)部起到的是一個媒介作用,正負(fù)極的Li+通過電解液進(jìn)行擴(kuò)散,因此電解液從理論上來講是一種“非消耗品”。


實際上由于在化成過程中SEI膜的形成導(dǎo)致電解液分解,以及在循環(huán)過程中SEI膜破壞和正極氧化等原因造成的電解液分解,導(dǎo)致電解液在實際上是持續(xù)消耗的,因此電池內(nèi)的電解液一般而言是過量的,這會導(dǎo)致鋰電池包比能量低。


鋰電池包能量密度對于其使用壽命的影響


鋰電池包的使用壽命受到眾多外部調(diào)節(jié)及內(nèi)部調(diào)節(jié)的共同影響,不管是工作環(huán)境溫度,或是充放電操作等都會影響鋰電池包的使用壽命。而能量密度是影響鋰電池包使用壽命的一個內(nèi)部因素,一個較為重要的因素。畢竟只有鋰電池包本身的能量密度夠高,才能讓電池的基礎(chǔ)使用壽命高,才能使其在使用時,在受到外部和內(nèi)部因素影響時還能有著較為長久的使用壽命。


除了能量密度會對鋰電池包的使用壽命造成影響,還有其他眾多的因素會對其產(chǎn)生影響。

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