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鋰離子電池低溫老化對(duì)鋰離子鍍層的影響研究

鋰離子電池作為可移動(dòng)的能量存儲(chǔ)設(shè)備，其使用壽命是非常重要的。在鋰離子電池中，金屬鋰會(huì)不斷在負(fù)極形成，該過(guò)程叫做鋰電鍍。鋰電鍍現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致電池性能嚴(yán)重下降，影響電池壽命，同時(shí)會(huì)影響電池安全。本文主要研究在低溫和高充電率這樣長(zhǎng)期循環(huán)的電鍍條件下老化電池所表現(xiàn)的無(wú)損特征。

針對(duì)商業(yè)鋰離子電池，主要研究鋰電鍍對(duì)電池老化的影響。本文主要研究低溫條件下鋰電鍍過(guò)程及其相應(yīng)的電池老化現(xiàn)象，同時(shí)觀察其它電池降解過(guò)程和副反應(yīng)，如SEI的增長(zhǎng)，但根據(jù)阿倫尼烏斯方程在低溫下條件下其增長(zhǎng)被認(rèn)為是微不足道的。因此，鋰電鍍現(xiàn)象被認(rèn)為是在這些循環(huán)條件唯一重要的老化現(xiàn)象。但同時(shí)，由于額外形成的表面膜和電化學(xué)活性物質(zhì)的隔離，因此會(huì)引發(fā)電鍍金屬鋰的進(jìn)一步減少。研究表明，鋰電鍍現(xiàn)象就是鋰離子在循環(huán)過(guò)程中不斷損失，該現(xiàn)象影響了電極的平衡能力。隨著循環(huán)次數(shù)的增多,電極的平衡能力逐漸趨于穩(wěn)定狀態(tài)，而試驗(yàn)研究進(jìn)一步表明，電極被削弱的平衡能力是可逆的。電化學(xué)阻抗譜顯示，電阻電池阻抗能力隨著電解質(zhì)損耗形成鋰離子鍍層而得到顯著提升，而額外的電池能量釋放則提供了關(guān)于鋰層厚度和相應(yīng)鍍鋰質(zhì)量的重要定量信息。

試驗(yàn)研究表明，鋰電鍍現(xiàn)象在低溫和高充電率的條件下對(duì)電池老化的短期影響已明確，并且可以通過(guò)間接測(cè)量得到，是一個(gè)可以量化的電池老化過(guò)程。

刊名：Journal of Power Sources（英）

刊期：2015年第275期作者：Petzl M et al

編譯：鄭穎琳