鋰電池壽命衰降太糟心，充電方式竟是罪魁禍首

手機現在已經(jīng)成為大家的日常生活必需品，想必大家都有體驗，隨著(zhù)手機使用時(shí)間的增加，手機的待機時(shí)間也會(huì )變得越來(lái)越短，本來(lái)一天一充就可以滿(mǎn)足使用需求，現在需要每天兩充才行，直到最后，一天兩充也解決不了問(wèn)題，這就是我們常說(shuō)的手機電池不行了，我們一般稱(chēng)之為鋰離子電池“壽命衰降”。究竟是什么原因導致了鋰離子電池壽命的降低呢?在回答這個(gè)問(wèn)題之前，我們首先要熟悉一個(gè)概念，何為鋰離子電池的壽命?

一般來(lái)說(shuō)，我們將鋰離子電池在循環(huán)過(guò)程中容量下降到初始容量的80%時(shí)所經(jīng)過(guò)的循環(huán)次數，定義為鋰離子電池的壽命。手機是需要經(jīng)常更換的電子產(chǎn)品，因此一般電池廠(chǎng)家會(huì )將手機鋰離子電池的壽命設計在500次左右，也就是說(shuō)如果我們每天為手機充一次電，大概經(jīng)過(guò)一年半左右的時(shí)間，我們的手機電池的容量就會(huì )下降到初始容量的80%左右，這也就是我們感受到手機的電量越來(lái)越不足的原因所在。當然這并不是說(shuō)讓大家盡量不充電、少充電，而是需要科學(xué)的、合理的充電，在文章的最后，小編會(huì )為大家介紹一些如何為手機充電的小竅門(mén)，希望對大家能夠有所幫助。

【干貨】淺談鋰離子電池衰降機理
下面我們就來(lái)了解以下，為什么鋰離子電池在使用的過(guò)程中，會(huì )發(fā)生衰降呢?首先我們必須清楚，在鋰離子電池的內部，除了正常的鋰離子嵌入和脫嵌正負極的反應，還會(huì )存在很多副反應，例如SEI膜的生成和生長(cháng)，電解液分解，粘結劑分解，正負極活性物質(zhì)破裂等等因素，都會(huì )造成鋰離子電池的容量下降。雖然造成鋰離子電池衰降的因素很多，但是歸結起來(lái)可以分為三個(gè)大類(lèi)：1)鋰損失，由于鋰離子電池是一個(gè)封閉系統，內部的物質(zhì)是恒定的，SEI膜的生成、破壞，負極析鋰等都會(huì )消耗僅有的Li資源;2)正極活性物質(zhì)損失，在鋰離子電池使用的過(guò)程中往往會(huì )發(fā)生正極材料顆粒破碎，粘結劑分解和正極材料晶體結構改變等因素，這些都會(huì )導致一部分正極活性物質(zhì)失去嵌鋰等能力;3)負極活性物質(zhì)損失，例如負極活性物質(zhì)脫落，粘結劑分解等因素，都會(huì )導致部分負極活性物質(zhì)顆粒失去與導電網(wǎng)絡(luò )的導電連接，從而使其無(wú)法嵌鋰，造成鋰離子電池容量損失。

近日，英國牛津大學(xué)的Christoph R. Birkl提出了利用電池的開(kāi)路電壓對鋰離子電池進(jìn)行檢測的方法。鋰離子電池的開(kāi)路電壓是正極和負極之間的電勢差，反應了鋰離子電池的熱力學(xué)特性，因此能夠為我們提供豐富的關(guān)于正負極的信息。Christoph R. Birkl利用扣式電池對造成鋰離子電池衰降的三種模式對電池開(kāi)路電壓的影響進(jìn)行了試驗驗證，發(fā)現通過(guò)對電池的開(kāi)路電壓曲線(xiàn)的檢測，就可以辨別出造成電池衰降的模式?？梢哉f(shuō)Christoph R. Birkl的工作，為鋰離子電池系統的管理作出了突破性的貢獻。

【干貨】淺談鋰離子電池衰降機理
Christoph R. Birkl利用從某商業(yè)方形電池拆下的電極制作成了扣式電池，并模擬了三種鋰離子電池衰降模式：1)鋰損失;2)負極活性物質(zhì)損失;3)正極活性物質(zhì)損失。為了保證試驗的準確性，所有實(shí)驗電池都需要首先在恒溫箱里穩定3h，以達到熱平衡。在試驗中測得了兩種電壓，一種是在充放電過(guò)程中測得的電壓，這也倍稱(chēng)作假電壓，假電壓可以用來(lái)輔助判斷鋰離子電池的衰降模式。而真正能夠對判斷鋰離子電池衰降模式的是鋰離子電池的開(kāi)路電壓。

【干貨】淺談鋰離子電池衰降機理
首先Christoph R. Birkl根據扣式電池極片的面積計算得到了扣式電池的理論容量，然后通過(guò)對正極極片進(jìn)行充電脫鋰模擬了不同程度的鋰鋰離子損失，通過(guò)對負極極片進(jìn)行裁切模擬了負極活性物質(zhì)損失，對正極極片裁切模擬了正極活性物質(zhì)損失。為了對試驗結果進(jìn)行分析，Christoph R. Birkl利用柱狀圖建立了一個(gè)物理模型，如上圖所示，其中左側為負極的SoC狀態(tài)，右側為正極的SoC狀態(tài)，上圖模型為正常電池的模型，從圖上可以看到在正常電池設計中，一般會(huì )負極的容量設計的稍微高一些，這一般稱(chēng)作正負極冗余，適當的冗余可以保證鋰離子電池循環(huán)性能，也能在鋰離子電池發(fā)生過(guò)充的情況下能夠容納足夠的鋰，確保鋰不析出，保證電池的安全性。

在該篇中，我們主要介紹了造成鋰離子電池衰降的可能原因，以及Christoph R. Birkl根據這些可能的因素，制作的扣式模擬電池，模擬了：1)鋰損失;2)正極活性物質(zhì)損失;3)負極活性物質(zhì)損失，簡(jiǎn)介了Christoph R. Birkl建立的鋰離子電池的物理模型，在下一篇中我們將介紹如何利用這一物理模型，對導致鋰離子電池衰降的不同因素對鋰離子電池開(kāi)路電壓的影響進(jìn)行分析