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什么因素影响着电动车锂电池使用寿命?

导读: 影响动力电池组寿命的因素较多且相互作用,致使电池组性能容易出现比较严重的衰退,尤其在高温低温或过充放电这类条件下并缺乏有效的管理和控制时,电池组的性能将进一步衰退。

  锂离子动力电池单体并不能满足电动汽车的动力需求,因此电动汽车必须采用多块电池进行串联、并联构成的动力电池组来提供电动汽车使用能量。从目前的锂离子动力电池单体制造工艺水平来看,生产过程中的各种因素影响使得同一型号的单体电池也会在电压、容量、内阻等方面产生偏差。动力电池组的性能决定于电池单体的性能,但绝不是单体电池性能的简单累加。由于单体电池性能不一致性的存在,使得动力电池组在电动汽车上进行反复使用时,动力电池组产生各种问题从而导致使用寿命缩短。

  受限于目前的锂离子动力电池技术发展瓶颈,对动力电池使用寿命的影响因素进行研究,并解决相关问题用以延长动力电池的使用寿命显得十分重要。这将有助于锂离子动力电池在电动汽车的发展,提高锂离子动力电池的使用效率。

  动力电池单体使用寿命的影响因素

  针对在电动汽车上使用的动力电池使用寿命终了,定义是电池的衰减量达到初始容量的20%。动力电池的使用寿命在电动汽车上反复充放电时,会由于锂离子电池内部的副反应不断发生使得电池本体材料性质而发生衰退。这种衰退是由于以下几个方面产生:电极材料晶格结构的改变;电极材料发生分解、剥落或腐蚀造成活性材料减少;电解液分解消耗引起的导电性下降和阻抗增加;由于负极析锂或副反应造成可脱嵌的锂离子被消耗;副反应生成的气体、不溶物质以及粘结剂改性和集流体腐蚀引起的阻抗增加。

  从实际使用环境条件来看,影响动力电池单体使用寿命的因素主要包括充放电截止电压、充放电倍率、使用温度以及搁置条件。

  已经有很多资料文献表明在一定范围内,不同充电截止电压的循环寿命分别随充电电压越高而越短。这说明充电截止电压对电池使用寿命的影响非常大。高的充电截止电压会加剧电池副反应的发生导致电池使用寿命缩短。动力电池在整车上使用时,由于电动汽车的各种行驶状况使得电池易出现衰退而在较高电位区域充放电时性能下降较严重。

  动力电池在电动汽车的使用过程中为满足不同的驾驶工况从而采用不同的充放电倍率。对动力电池倍率充放电的研究表明大倍率充放电会加速电池容量的衰减,充放电倍率越大,电池容量衰减越快。这主要是由于正极材料结构和性质的改变以及负极表面膜增厚导致锂离子扩散困难造成的。如果充放电倍率过大的话,还有可能造成单体电池过热、短路引起爆炸等。

  不同的动力电池有不同的最佳使用温度,过高或过低的温度都会对电池的使用寿命产生影响。随着温度的降低,锂离子动力电池的放电容量会有所降低。这是因为随着温度的降低,电解液的离子电导率随之降低,引起电池内阻迅速增大,导致电池在低温时输出性能变差。

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