ما هي العوامل التي ستؤثر على عمر بطارية الليثيوم؟

يعد عمر خدمة بطارية الليثيوم مؤشرًا يجب الانتباه إليه عند استخدام بطارية الليثيوم أيون. بشكل عام، يتأثر عمر خدمة بطاريات الليثيوم أيون بشكل أساسي بعاملين:

1) وقت الخدمة؛
2) عدد الدورات.

وفقًا لمعدل تسوس بطارية الليثيوم أيون، يمكن تقسيم معدل تسوس البطارية إلى معدل تسوس خطي مبكر ومعدل تسوس غير خطي متأخر. السمة النموذجية لعملية الانخفاض غير الخطية هي أن سعة البطارية تنخفض بشكل كبير في وقت قصير، وهو ما يشار إليه عادة باسم غوص السعة، وهو أمر غير مناسب للغاية لاستخدام البطارية واستخدام الخطوات.

في التجربة، استخدم Simon F. Schuster بطارية IHR20250A من شركة E-One Moli Energy. مادة الكاثود هي مادة NMC، مادة الأنود هي الجرافيت، والسعة الاسمية هي 1.95Ah. تم تحليل تأثيرات نافذة الجهد ومعدل الشحن ومعدل التفريغ ودرجة الحرارة على التوهين غير الخطي للبطارية. يظهر الترتيب التجريبي المحدد في الجدول التالي.

النتائج الرئيسية هي كما يلي:

1. إن تأثير نافذة جهد التشغيل على نمو أفلام SEI السالبة هو أنه بسبب النافذة الكهروكيميائية الواسعة، يتم تعزيز انحلال العناصر المعدنية الانتقالية الإيجابية، وتهاجر العناصر المعدنية الانتقالية الذائبة إلى سطح القطب السالب، مما يتسارع نمو الأفلام المعدنية الانتقالية القطب السالب. أظهرت النتائج أن الظروف الحركية للقطب السالب تسرع اضمحلال الليثيوم، وبالتالي فإن ترسيب الليثيوم في القطب السالب مقدمًا يؤدي إلى اضمحلال غير خطي مبكر.
2. تأثير نسبة تفريغ الشحنة

نظرًا لأن التوهين غير الخطي لبطارية الليثيوم أيون يحدث بشكل أساسي بسبب ترسيب معدن الليثيوم على سطح القطب السالب، فإن تيار تفريغ الشحنة يرتبط ارتباطًا وثيقًا بحدوث التوهين غير الخطي لبطارية الليثيوم أيون. العامل الأكثر تأثيرًا هو تيار شحن البطارية. تُظهر البطارية المشحونة بمعدل 1C اتجاه توهين غير خطي منذ البداية تقريبًا، ولكن إذا قمنا بتقليل تيار الشحن إلى 0.5C، فإن العقدة الزمنية للبطارية هي اضمحلال غير خطي، مما سيتأخر كثيرًا. يمكن تجاهل تأثير تيار التفريغ على التوهين غير الخطي للبطارية تقريبًا. ويرجع ذلك بشكل رئيسي إلى أن استقطاب القطب السالب يزداد بشكل كبير مع زيادة تيار الشحن، مما يؤدي إلى زيادة كبيرة في خطر إطلاق الليثيوم من القطب السالب. يعزز المعدن المسامي المترسب تحلل المنحل بالكهرباء ويسرع. يؤدي تدهور الأداء الديناميكي للقطب السالب إلى حدوث مبكر للتحلل غير الخطي.

3. تأثير درجة الحرارة

درجة الحرارة لها تأثير مهم جدًا على الخصائص الديناميكية للقطب السالب، وبالتالي فإن درجة الحرارة لها أيضًا تأثير مهم على وقت حدوث التوهين غير الخطي للخليط
البطارية عند دورة 35 درجة مئوية لديها انخفاض غير خطي على أبعد تقدير. إذا قمنا بتقليل نافذة جهد البطارية إلى 3.17-4.11 فولت، فإن معدل اضمحلال البطارية عند 35 درجة مئوية و50 درجة مئوية في الفترة المبكرة يكون ثابتًا نسبيًا، ولكن في نهاية عمرها الافتراضي، تكون البطارية عند 35 درجة مئوية. يبدأ C في إظهار انخفاض غير خطي. ويرجع ذلك بشكل أساسي إلى تدهور الظروف الحركية للبطارية عند درجات الحرارة المنخفضة، مما يجعل تحليل الكاثود أسهل على أنه ليثيوم، وبالتالي تسريع نمو فيلم sei، مما يؤدي إلى مزيد من التدهور في الظروف الحركية للكاثود، مما أدى إلى الانخفاض غير الخطي لبطاريات الليثيوم أيون المبكرة.