為什么鋰電池容量越用越低?
數(shù)碼產(chǎn)品的用戶們發(fā)現(xiàn),隨著時間的推移,鋰電池容量總會損耗掉一些。雖然剛買來時鋰電池容量的續(xù)航表現(xiàn)還不錯,但經(jīng)歷2年頻繁的充放電之后,鋰電池容量就完全是兩個樣了。好消息是,美國能源部的科學(xué)家們,最近似乎搞清楚了導(dǎo)致電池“縮容”的其中一種機理,未來有望想出應(yīng)對的策略。在一顆常見的鋰離子可充電電池中,鋰離子可以在陰陽兩極的電解液中穿行,從而產(chǎn)生為設(shè)備供能的電流。而所謂的容量,可簡單理解成電池中(在充放電時)來回跑的鋰離子體積。
鋰電池容量隨著循環(huán)次數(shù)的增加而逐漸下降,充電電壓平臺升高,放電電壓平臺明顯下降,放電電壓平臺變短。由歐姆定律可知,電池在恒流充放電時,其輸入輸出電壓與電阻、電流存在以下關(guān)系:V=E-IR。式中,E為電池在平衡電位下的電動勢,I為恒流充放電電流(充電時電流為負(fù)值、放電時電流為正值),R是電池的總內(nèi)阻,包括溶液內(nèi)阻,正負(fù)極的極化內(nèi)阻以及活性物質(zhì)和溶液之間、活性物質(zhì)與集流體之間的接觸電阻。電池在恒流充放制式下進(jìn)行循環(huán),充放電電流保持恒定不變。而隨循環(huán)次數(shù)增加,電池的總內(nèi)阻在不斷增大。因此,電池循環(huán)過程中,充電電壓平臺逐漸升高,而放電電壓平臺逐漸降低。
美國能源部的這項研究發(fā)現(xiàn),組成電池電極的材料經(jīng)常會破裂分解,使得某些金屬離子(這里特指錳元素)可以自由浮動并跑到相反的電極那,然后困陷住鋰離子。
隨著時間的推移,越來越多的鋰離子不能投入正常工作(被鎖?。?,鋰電池的容量也因此而逐漸降低,最終導(dǎo)致無法繼續(xù)提供理想的續(xù)航時間。
研究 解釋到:鋰電池容量變小是與電極上錳元素的管理 、以及被困住的鋰離子數(shù)量有著嚴(yán)格的相關(guān)性。未來在延長鋰電池使用壽命的方法上,這個技術(shù)難關(guān)是要克服才有可能的。