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¿Cuáles son los factores que afectan el rendimiento del ciclo de las baterías de iones de litio?

November 19 , 2024

¿Cuáles son los factores que afectan el rendimiento del ciclo de las baterías de iones de litio?

Los factores que afectan el rendimiento cíclico de las baterías de iones de litio incluyen principalmente los siguientes aspectos:
1. Tipo de material

La elección del material de la baterías es el primer factor que afecta el rendimiento de las baterías de iones de litio. La combinación de diferentes materiales de cátodo, materiales de ánodo y electrolitos tendrá un impacto en el rendimiento cíclico de la batería. El pobre rendimiento cíclico del material puede deberse al rápido cambio de la estructura cristalina durante el proceso cíclico, lo que hace imposible continuar hasta completar la delitiación por intercalación de litio, o porque la sustancia activa y el electrolito correspondiente no pueden formar una sustancia densa y Película SEI uniforme, lo que resulta en una reacción secundaria prematura entre la sustancia activa y el electrolito, lo que hace que el electrolito se consuma demasiado rápido y luego afecta la circulación.



2. Estabilidad del electrolito
El electrolito es un componente clave de las baterías de iones de litio y su estabilidad afecta directamente el rendimiento y la vida útil de la batería. El electrolito suele estar compuesto de sales de litio (por ejemplo, LiPFâ) y disolventes (por ejemplo, carbonatos).
Estabilidad química del electrolito: las sales de litio y los disolventes del electrolito deben ser químicamente estables en todo el rango de voltaje de funcionamiento de la batería. Si la batería funciona en un rango de voltaje demasiado alto o demasiado bajo, puede provocar que el electrolito se descomponga o reaccione con el material del electrodo, formando precipitados o subproductos inestables, lo que a su vez acelerará la caída de capacidad.
Conductividad iónica del electrolito: el electrolito debe tener una buena conductividad iónica, que está relacionada con la eficiencia de carga y descarga de la batería. Si la conductividad del electrolito es mala, la resistencia interna de la batería aumenta, lo que resulta en una acumulación de calor, lo que a su vez afecta el rendimiento del ciclo.
Estabilidad interfacial:La reacción interfacial entre el electrolito y el material del electrodo también afecta el rendimiento de la batería. Durante la carga y descarga, la interacción del electrolito con el material del electrodo puede hacer que el electrolito se descomponga y forme subproductos que pueden tener un impacto en el rendimiento cíclico de la batería, como películas SEI.

3. Condiciones de temperatura
La temperatura tiene una gran influencia en el rendimiento cíclico de las baterías de iones de litio. Las temperaturas demasiado altas o demasiado bajas pueden acelerar el envejecimiento de la batería y afectar su rendimiento.
Alta temperatura: La alta temperatura acelerará la descomposición del electrolito, promoverá el cambio estructural del material del electrodo, producirá más reacciones secundarias, acelerará la atenuación de la capacidad de la batería y también puede provocar la inestabilidad de la película SEI dentro de la batería, lo que resulta en un aumento de la resistencia interna de la batería.

Baja temperatura: La baja temperatura reducirá la conductividad iónica de la batería, lo que resultará en una disminución en la eficiencia de carga y descarga de la batería, especialmente a baja temperatura, es difícil que los iones de litio se incrusten de manera efectiva en el electrodo negativo, lo que puede conducir fácilmente a pérdida de capacidad. Además, la reacción de carga y descarga de la batería es más lenta a bajas temperaturas y una descarga excesiva puede dañar la batería.




4. Tasa de carga-descarga

La tasa de carga-descarga, es decir, el tamaño de la corriente de carga-descarga, tiene un impacto en el rendimiento del ciclo de la batería. Una alta tasa de carga-descarga provocará un gran cambio de corriente en la batería en un corto período de tiempo, lo que puede generar un calor excesivo, lo que resultará en un aumento en la temperatura interna de la batería, acelerando así el envejecimiento de la batería y reduciendo la ciclo de vida.



5. Sistema de gestión de batería (BMS)
ElEl sistema de gestión de batería (BMS) se utiliza para controlar el estado de la batería, incluida la temperatura, el voltaje, la corriente, etc. La función del BMS es garantizar que la batería funcione dentro de un rango de trabajo seguro y evitar estados indeseables como sobrecarga, sobredescarga y sobrecalentamiento. El BMS adopta una estrategia de carga razonable (como carga de corriente constante y voltaje constante) para extender efectivamente la vida útil de la batería y evitar la sobrecarga o descarga excesiva. En un entorno de temperatura alta o baja, BMS puede ajustar las condiciones de funcionamiento de la batería, evitar el sobrecalentamiento o el enfriamiento excesivo de la batería y prolongar su ciclo de vida.


6. Compactación de electrodos positivos y negativos: Una compactación excesiva de los electrodos positivos y negativos puede aumentar la densidad de energía de la celda, pero también puede reducir el rendimiento cíclico del material. Cuanto mayor sea la compactación, mayor será el daño a la estructura del material, que es la base para garantizar que las baterías de iones de litio puedan reciclarse.

7. Densidad de la película de recubrimiento:La desviación de la densidad de la película de recubrimiento también puede afectar el rendimiento cíclico de la batería, ya que está relacionado con la consistencia de la batería y la capacidad de retener el electrolito.

8. Voltaje de corte de carga-descarga: La configuración del voltaje de corte de carga-descarga también afectará el rendimiento del ciclo de la batería, y un voltaje de corte inadecuado puede causar que la batería se sobrecargue o descargue, afectando la estabilidad. y duración de la batería.

9. Separador y película SEI

La integridad del separador y la formación de la película SEI también tienen un impacto en el rendimiento cíclico de la batería. El separador es un material de aislamiento eléctrico entre los electrodos positivo y negativo dentro de la batería, y la porosidad, el espesor y la estabilidad química del separador afectarán la resistencia interna de la batería y la estabilidad en el uso a largo plazo. Es posible que un diafragma demasiado delgado no pueda aislar eficazmente los electrodos positivo y negativo, lo que provocará un cortocircuito; Si el separador es demasiado grueso, puede aumentar la resistencia interna y afectar la eficiencia de la batería. Y la formación desigual o inestable de la película SEI puede provocar una disminución del rendimiento de la batería.


Estos factores trabajan juntos para determinar el rendimiento cíclico y la vida útil de las baterías de iones de litio. Los fabricantes e investigadores de baterías deben considerar estos factores para optimizar el diseño y el proceso de fabricación de la batería y mejorar el rendimiento y la confiabilidad de la batería.
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