充電倍率對(duì)鋰離子電池衰降的影響作用

　　鋰離子電池在使用過程中隨著充放電次數(shù)的增加，容量逐漸降低，也就是我們所說的衰降，直觀的感受就是電量越來越不夠用了。好比我們的手機(jī)，剛剛買來的時(shí)候，充滿一次電能夠使用一整天，但是隨著我們使用可能充滿電就只能支撐半天的使用了，這就是鋰離子電池在使用中容量衰降了，這對(duì)于消費(fèi)電子產(chǎn)品這種更新?lián)Q代的比較快的產(chǎn)品還比較好解決，在電池容量衰降過大之前，可能我們就已經(jīng)更換新的手機(jī)了，但是對(duì)于電動(dòng)車這種使用壽命較長(zhǎng)的耐用產(chǎn)品來說就不那么好解決了，一般來說汽車的使用壽命可達(dá)10年左右，這期間可能要進(jìn)行1000次到2000次左右的充電（假設(shè)每隔一天進(jìn)行一次充電），為了滿足消費(fèi)者對(duì)電動(dòng)汽車的使用需求，就必須對(duì)電動(dòng)汽車的鋰離子電池的壽命提出一定的要求。

　　影響鋰離子電池壽命的影響因素很多，使用溫度、充放電電流、充放電截止電壓等因素都會(huì)影響鋰離子電池的衰降速度。造成鋰離子電池容量衰降的機(jī)理也可以分為三類：內(nèi)阻和極化增加、正負(fù)極活性物質(zhì)損失、Li損失，不同的外部因素對(duì)這三者的影響也各不相同。例如LiFePO4材料的電池一般來說具有非常好的循環(huán)性能，但是美國(guó)德州大學(xué)阿靈頓分校的DerekN.Wong等研究發(fā)現(xiàn)使用條件對(duì)其循環(huán)壽命有著重要的影響，當(dāng)DerekN.Wong分別對(duì)26650型號(hào)的LiFePO4電池進(jìn)行15C脈沖放電和15C連續(xù)放電，兩種放電制度對(duì)于LiFePO4電池具有完全不同的影響。15C脈沖放電的磷酸鐵鋰電池容量衰降非常快，40次后就無法進(jìn)行15C放電，但是仍然能夠進(jìn)行1C放電，1C放電的衰降速率為6%/20次。而15C連續(xù)放電電池容量衰降較慢，60次以后仍然能夠進(jìn)行15C放電，但是1C倍率的衰降速率要快于15C脈沖放電，達(dá)到14%/20次。機(jī)理研究顯示，15C脈沖放電的電池在負(fù)極的SEI膜中含有更多的LiF，而LiF對(duì)鋰離子擴(kuò)散的阻礙更大，使得電池的Li+擴(kuò)散阻抗和電荷交換阻抗迅速增加，從而使得電池在充放電過程中極化電壓過大，從而導(dǎo)致LiFePO4大電流放電能力迅速下降。

　　鋰離子電池的放電制度很大程度上依賴于使用者，好的放電制度對(duì)于有的使用者而言并不一定適用。但是充電制度則主要是設(shè)計(jì)者進(jìn)行控制，因此對(duì)于充電制度對(duì)電池壽命衰降的影響的研究，能夠更好的指導(dǎo)我們對(duì)鋰離子電池的設(shè)計(jì)。北京交通大學(xué)的YangGao等針對(duì)不同的充電制度對(duì)鋰離子電池壽命衰降的影響，并研究了其作用機(jī)理，提出了鋰離子電池的壽命衰降模型。YangGao的研究顯示，當(dāng)充電電流和截止電壓超過一定的數(shù)值時(shí)，鋰離子電池的衰降將被極大的加速，為了降低鋰離子電池的衰降速率，需要針對(duì)不同的體系，選擇合適的充放電電流和截止電壓。