锂离子电池老化原理
时间：2024-05-01 15:00:21
导读：锂电池老化原理 锂电池的老化原理主要涉及到负极材料颗粒内部老化。在锂电池的充放电过程中，锂离子在石墨负极中不断地嵌入与脱出。这个过程中，锂化会导致负极......
锂电池老化原理
锂电池的老化原理主要涉及到负极材料颗粒内部老化。在锂电池的充放电过程中，锂离子在石墨负极中不断地嵌入与脱出。这个过程中，锂化会导致负极体积膨胀，去锂化则会导致负极体积收缩。这种体积的改变是由应力引起的，局部引力导致负极颗粒从内部断裂或者颗粒表面的SEI膜剥落。
在石墨中，这种体积变化率通常不大，小于10%。但是硅电极在锂化的过程中，体积变化率可能会超过300%。快充时溶质与锂离子的共插入也会使得颗粒破裂，尤其是共插入时生成的气体。不管是颗粒内部断裂还是表面SEI膜脱落，裸露出的石墨电极都会有新的SEI膜生成，加快电极老化。
此外，锂离子进出电极的过程遵循菲克第二定律，即锂离子浓度的变化与其扩散系数和浓度梯度相关。扩散系数代表了扩散的快慢或难易程度。当扩散系数大的时候，电池的充放电性能好，因为允许离子在颗粒内部快速地传递；如果扩散系数小，会造成颗粒内部锂离子传递困难，表现就是多孔电极内锂离子浓度很高，但是电池放不出电。
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