Selama penggunaan
baterai lithium-ion
, kapasitas aktual yang dapat digunakan akan terus menurun relatif terhadap kapasitas terukur pada saat pengiriman. Setiap reaksi samping yang dapat mengkonsumsi ion lithium dapat menyebabkan perubahan keseimbangan ion lithium dalam baterai. Perubahan status keseimbangan ini tidak dapat diubah dan dapat terakumulasi melalui beberapa siklus, sehingga mempengaruhi kinerja baterai.
Pengisian dan pengosongan baterai disebut siklus, dan masa pakai baterai merupakan indikator penting kinerja masa pakai baterai. Alasan mendasar di balik faktor-faktor yang mempengaruhi masa pakai baterai lithium-ion adalah bahwa jumlah ion lithium yang terlibat dalam transfer energi terus berkurang. Jumlah total lithium dalam baterai belum berkurang, tetapi ion lithium yang "diaktifkan" lebih sedikit, mereka dipenjara di beberapa tempat atau saluran transmisi diblokir, dan mereka tidak dapat secara bebas berpartisipasi dalam proses pengisian dan pemakaian. Secara khusus:
(1) Pengendapan litium logam:
umumnya terjadi pada permukaan elektroda negatif. Ketika ion litium bermigrasi ke permukaan elektroda negatif, beberapa ion litium tidak memasuki bahan aktif elektroda negatif untuk membentuk senyawa yang stabil. Sebaliknya, mereka memperoleh elektron dan mengendap pada permukaan elektroda negatif menjadi litium logam, dan tidak lagi berpartisipasi dalam proses siklus berikutnya, yang mengakibatkan penurunan kapasitas. Misalnya, ketika bahan elektroda negatif tidak mencukupi atau kelebihan muatan, elektroda negatif tidak dapat menampung ion litium yang berpindah dari elektroda positif, yang mengakibatkan pengendapan logam litium; selama pengisian tingkat tinggi, jumlah ion litium yang berlebihan mencapai elektroda negatif dalam waktu singkat menyebabkan saluran tersumbat dan mengendap.
(2) Dekomposisi bahan katoda:
Oksida logam yang mengandung litium dari bahan elektroda positif akan terus terurai selama penggunaan jangka panjang, menghasilkan beberapa zat inert elektrokimia dan beberapa gas yang mudah terbakar, menghancurkan keseimbangan kapasitas antara elektroda dan menyebabkan kerugian ireversibel kapasitas.
(3) Film SEI pada permukaan elektroda:
Untuk bahan anoda karbon, selama siklus awal, elektrolit akan membentuk film elektrolit padat (SEI) pada permukaan elektroda. Proses pembentukan film SEI akan mengkonsumsi ion lithium, dan film SEI tidak stabil dan akan berada dalam proses siklus. Pecahnya baterai yang terus menerus akan mengekspos permukaan elektroda negatif baru dan kemudian bereaksi dengan elektrolit untuk membentuk film SEI baru, yang akan terus menyebabkan hilangnya ion lithium dan elektrolit secara terus menerus, yang mengakibatkan penurunan kapasitas baterai. . Selain itu, saluran difusi ion Lithium film SEI dapat tersumbat, yang juga akan menyebabkan penurunan kapasitas baterai.
(4) Kehilangan elektrolit:
Dalam proses sirkulasi terus menerus, elektrolit akan terus terurai dan menguap, mengakibatkan penurunan jumlah total elektrolit, ketidakmampuan untuk sepenuhnya menyusup ke bahan positif dan negatif, dan reaksi pengisian dan pelepasan yang tidak lengkap , mengakibatkan penurunan kapasitas penggunaan yang sebenarnya. Selain itu, jika elektrolit mengandung sejumlah air, air akan bereaksi secara kimia dengan LiFP6 untuk menghasilkan LiF dan HF. HF kemudian menghancurkan film SEI dan menghasilkan lebih banyak LiF, menyebabkan deposisi LiF dan konsumsi ion lithium aktif secara terus menerus. Menyebabkan masa pakai baterai berkurang.
(5) Diafragma tersumbat atau rusak:
Selama siklus baterai lithium-ion, diafragma mengering secara bertahap dan kegagalan juga merupakan penyebab penurunan kapasitas. Karena pengeringan membran isolasi, resistansi internal ohmik baterai meningkat, menyebabkan penyumbatan saluran pengisian dan pengosongan, pengisian dan pemakaian yang tidak lengkap, dan kapasitas baterai tidak dapat dikembalikan ke keadaan awal, yang sangat mengurangi kapasitas. dan masa pakai baterai.
(6) Bahan elektroda positif dan negatif jatuh:
Bahan aktif elektroda positif dan negatif dipasang pada substrat oleh pengikat. Selama penggunaan jangka panjang, karena kegagalan pengikat dan getaran mekanis baterai, bahan aktif dari elektroda positif dan negatif terus-menerus jatuh dan masuk ke larutan elektrolit. , Yang mengarah pada pengurangan terus menerus bahan aktif yang dapat berpartisipasi dalam reaksi elektrokimia, dan penurunan terus menerus dari masa pakai baterai. Stabilitas pengikat jangka panjang dan sifat mekanik baterai yang baik akan dapat menunda penurunan siklus hidup baterai.
Metode pengujian saat ini yang digunakan untuk mengevaluasi masa pakai baterai lithium-ion umumnya menjalani pengujian siklus pengisian dan pengosongan terus menerus, yang memerlukan siklus pengujian yang panjang. Standar baterai lithium-ion umumnya menentukan persyaratan siklus hidup dan metode pengujian. Dalam standar baterai lithium-ion domestik yang ada, persyaratan pengujian untuk masa pakai baterai lithium-ion ditunjukkan pada Tabel 1.
|
Standar
|
Gunakan bidang
|
Uji arus
|
Kebutuhan hidup minimal
|
|
GB/T 18287-203
|
telepon selular
|
1C5
|
300 kali
|
60% kapasitas
|
|
MT/T 1051-2007
|
Lampu penambang
|
1C5
|
300 kali
|
60% kapasitas
|
|
GJB 4477-2002
|
-
|
0.2C5
|
400 kali
|
70% kapasitas
|
|
GB/T 36972-2018
|
sepeda listrik
|
0.5C5
|
600 kali
|
70% kapasitas
|
|
GB/T 31484-2015
|
mobil listrik
|
1C1
|
500 kali 1000 kali
|
90% kapasitas 80% kapasitas
|
|
CEC 171-2018
Jenis energi
|
Penyimpanan daya
|
nx Pn daya konstan
|
1000 kali 2000 kali
|
90% energi 80% energi
|
|
Tipe daya
CEC 171-2018
|
Penyimpanan daya
|
nx Pn daya konstan
|
2000 kali 4000 kali
|
80% energi 60% energi
|
Kesimpulan:
