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Quels sont les facteurs qui affectent les performances de cycle des batteries lithium-ion ?

November 19 , 2024

Quels sont les facteurs qui affectent les performances de cycle des batteries lithium-ion ?

Les facteurs affectant les performances de cyclage des batteries lithium-ion comprennent principalement les aspects suivants :
1. Type de matériau

Le choix du matériau de la batteries est le premier facteur qui affecte les performances des batteries lithium-ion. La correspondance des différents matériaux de cathode, d'anode et d'électrolytes aura un impact sur les performances de cyclage de la batterie. Les mauvaises performances de cyclage du matériau peuvent être dues au changement rapide de la structure cristalline au cours du processus de cyclage, ce qui rend impossible la poursuite de la délithiumation par intercalation du lithium, ou au fait que la substance active et l'électrolyte correspondant ne peuvent pas former un ensemble dense et film SEI uniforme, entraînant une réaction secondaire prématurée entre la substance active et l'électrolyte, ce qui fait consommer l'électrolyte trop rapidement, et affecte ensuite la circulation.



2. Stabilité de l'électrolyte
L'électrolyte est un composant clé des batteries lithium-ion et sa stabilité affecte directement les performances et la durée de vie de la batterie. L'électrolyte est généralement composé de sels de lithium (par exemple LiPFâ) et de solvants (par exemple carbonates).
Stabilité chimique de l'électrolyte : Les sels de lithium et les solvants contenus dans l'électrolyte doivent être chimiquement stables sur toute la plage de tension de fonctionnement de la batterie. Si la batterie fonctionne dans une plage de tension trop élevée ou trop basse, l'électrolyte peut se décomposer ou réagir avec le matériau de l'électrode, formant des précipités ou des sous-produits instables, ce qui à son tour accélérera la dégradation de la capacité.
Conductivité ionique de l'électrolyte : L'électrolyte doit avoir une bonne conductivité ionique, qui est liée à l'efficacité de charge et de décharge de la batterie. Si la conductivité de l'électrolyte est mauvaise, la résistance interne de la batterie augmente, entraînant une accumulation de chaleur, ce qui affecte les performances de cyclage.
Stabilité interfaciale :La réaction interfaciale entre l’électrolyte et le matériau de l’électrode affecte également les performances de la batterie. Pendant la charge et la décharge, l'interaction de l'électrolyte avec le matériau de l'électrode peut provoquer la décomposition de l'électrolyte et la formation de sous-produits pouvant avoir un impact sur les performances cycliques de la batterie, tels que des films SEI.

3. Conditions de température
La température a une grande influence sur les performances de cyclage des batteries lithium-ion. Des températures trop élevées ou trop basses peuvent accélérer le vieillissement de la batterie et affecter ses performances.
Haute température : Une température élevée accélérera la décomposition de l'électrolyte, favorisera le changement structurel du matériau de l'électrode, produira davantage de réactions secondaires, entraînera une accélération de l'atténuation de la capacité de la batterie et peut également conduire à l'instabilité de le film SEI à l'intérieur de la batterie, entraînant une augmentation de la résistance interne de la batterie.

Basse température : Une basse température réduira la conductivité ionique de la batterie, entraînant une diminution de l'efficacité de charge et de décharge de la batterie, en particulier à basse température, il est difficile pour les ions lithium d'être efficacement intégrés dans l'électrode négative, ce qui peut facilement conduire à perte de capacité. De plus, la réaction de charge-décharge de la batterie est plus lente à basse température et une décharge excessive peut endommager la batterie.




4. Taux de charge-décharge

Le taux de charge-décharge, c'est-à-dire la taille du courant de charge-décharge, a un impact sur les performances de cycle de la batterie. Un taux de charge-décharge élevé entraînera une variation importante du courant dans la batterie sur une courte période, ce qui peut générer une chaleur excessive, entraînant une augmentation de la température interne de la batterie, accélérant ainsi le vieillissement de la batterie et réduisant la durée de vie.



5. Système de gestion de batterie (BMS)
LeLe système de gestion de la batterie (BMS) est utilisé pour surveiller l'état de la batterie, y compris la température, la tension, le courant, etc. Le rôle du BMS est de garantir que la batterie fonctionne dans une plage de fonctionnement sûre et d'éviter les états indésirables tels que surcharge, décharge excessive et surchauffe. Le BMS adopte une stratégie de charge raisonnable (telle qu'une charge à courant constant et à tension constante) pour prolonger efficacement la durée de vie de la batterie et éviter une surcharge ou une décharge excessive. Dans un environnement à haute ou basse température, le BMS peut ajuster les conditions de fonctionnement de la batterie, éviter la surchauffe ou le refroidissement excessif de la batterie et prolonger sa durée de vie.


6. Compactage des électrodes positives et négatives : Un compactage excessif des électrodes positives et négatives peut augmenter la densité énergétique de la cellule, mais il peut également réduire les performances de cyclage du matériau. Plus le compactage est important, plus la structure du matériau est endommagée, ce qui permet de garantir le recyclage des batteries lithium-ion.

7. Densité du film de revêtement : L'écart de densité du film de revêtement peut également affecter les performances de cyclage de la batterie, car il est lié à la consistance de la batterie et à la capacité à retenir l'électrolyte.

8. Tension de coupure de charge-décharge : Le réglage de la tension de coupure de charge-décharge affectera également les performances de cycle de la batterie, et une tension de coupure inappropriée peut entraîner une surcharge ou une décharge excessive de la batterie, affectant la stabilité. et la durée de vie de la batterie.

9. Séparateur et film SEI

L'intégrité du séparateur et la formation du film SEI ont également un impact sur les performances de cyclage de la batterie. Le séparateur est un matériau d'isolation électrique entre les électrodes positives et négatives à l'intérieur de la batterie, et la porosité, l'épaisseur et la stabilité chimique du séparateur affecteront la résistance interne de la batterie et la stabilité en utilisation à long terme. Un diaphragme trop fin peut ne pas être en mesure d'isoler efficacement les électrodes positives et négatives, ce qui entraînera un court-circuit ; Si le séparateur est trop épais, cela peut augmenter la résistance interne et affecter l'efficacité de la batterie. Et la formation inégale ou instable du film SEI peut entraîner une diminution des performances de la batterie.


Ces facteurs fonctionnent ensemble pour déterminer les performances de cyclage et la durée de vie des batteries lithium-ion. Les fabricants de batteries et les chercheurs doivent prendre en compte ces facteurs afin d'optimiser la conception et le processus de fabrication des batteries et d'améliorer les performances et la fiabilité de la batterie.
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