影響鋰離子電池循環(huán)性能的7大因素

循環(huán)性能對(duì)鋰離子電池的重要程度無(wú)需多言，就宏觀來(lái)講，更長(zhǎng)的循環(huán)壽命意味著更少的資源消耗，因而，影響鋰離子電池循環(huán)性能的因素，是每一個(gè)與鋰電行業(yè)相關(guān)的人員都不得不考慮的問(wèn)題。

1、水分

過(guò)多的水分會(huì)與正負(fù)極活性物質(zhì)發(fā)生副反應(yīng)、破壞其結(jié)構(gòu)進(jìn)而影響循環(huán)，同時(shí)水分過(guò)多也不利于SEI膜的形成，但在痕量的水分難以除去的同時(shí)，痕量的水也可以一定程度上保證電芯的性能。

2、正負(fù)極壓實(shí)

正負(fù)極壓實(shí)過(guò)高，雖然可以提高電芯的能量密度，但是也會(huì)一定程度上降低材料的循環(huán)性能，從理論來(lái)分析，壓實(shí)越大，相當(dāng)于對(duì)材料的結(jié)構(gòu)破壞越大，而材料的結(jié)構(gòu)是保證鋰離子電池可以循環(huán)使用的基礎(chǔ)；此外，正負(fù)極壓實(shí)較高的電芯難以保證較高的保液量，而保液量是電芯完成正常循環(huán)或更多次的循環(huán)的基礎(chǔ)。

3、測(cè)試的客觀條件

測(cè)試過(guò)程中的充放電倍率、截止電壓、充電截止電流、測(cè)試中的過(guò)充過(guò)放、測(cè)試房溫度、測(cè)試過(guò)程中的突然中斷、測(cè)試點(diǎn)與電芯的接觸內(nèi)阻等外界因素，都會(huì)或多或少影響循環(huán)性能測(cè)試結(jié)果，另外，不同的材料對(duì)上述客觀因素的敏感程度各不相同，統(tǒng)一測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)并且了解共性及重要材料的特性應(yīng)該就足夠日常工作使用了。

4、負(fù)極過(guò)量

負(fù)極過(guò)量的原因除了需要考慮不可逆容量的影響和涂布膜密度偏差之外，對(duì)循環(huán)性能的影響也是一個(gè)考量，對(duì)于鈷酸鋰加石墨體系而言，負(fù)極石墨成為循環(huán)過(guò)程中的"短板"一方較為常見，若負(fù)極過(guò)量不充足，電芯可能在循環(huán)前并不析鋰，但是循環(huán)幾百次后正極結(jié)構(gòu)變化甚微但是負(fù)極結(jié)構(gòu)被破壞嚴(yán)重而無(wú)法*接收正極提供的鋰離子從而析鋰，造成容量過(guò)早下降。

5、涂布膜密度

單一變量的考慮膜密度對(duì)循環(huán)的影響幾乎是一個(gè)不可能的任務(wù)，膜密度不一致要么帶來(lái)容量的差異、要么是電芯卷繞或疊片層數(shù)的差異，對(duì)同型號(hào)同容量同材料的電芯而言，降低膜密度相當(dāng)于增加一層或多層卷繞或疊片層數(shù)，對(duì)應(yīng)增加的隔膜可以吸收更多的電解液以保證循環(huán)，考慮到更薄的膜密度可以增加電芯的倍率性能、極片及裸電芯的烘烤除水也會(huì)容易些，當(dāng)然太薄的膜密度涂布時(shí)的誤差可能更難控制，活性物質(zhì)中的大顆粒也可能會(huì)對(duì)涂布、滾壓造成負(fù)面影響，更多的層數(shù)意味著更多的箔材和隔膜，進(jìn)而意味著更高的成本和更低的能量密度，所以，評(píng)估時(shí)也需要均衡考量。

6、材料種類

材料的選擇是影響鋰離子電池性能的*要素，選擇了循環(huán)性能較差的材料，工藝再合理、制成再完善，電芯的循環(huán)也必然無(wú)法保證；選擇了較好的材料，即使后續(xù)制成有些許問(wèn)題，循環(huán)性能也可能不會(huì)差的過(guò)于離譜，從材料角度來(lái)看，一個(gè)全電池的循環(huán)性能，是由正極與電解液匹配后的循環(huán)性能、負(fù)極與電解液匹配后的循環(huán)性能這兩者中，較差的一者來(lái)決定的，材料的循環(huán)性能較差，一方面可能是在循環(huán)過(guò)程中晶體結(jié)構(gòu)變化過(guò)快從而無(wú)法繼續(xù)完成嵌鋰脫鋰，一方面可能是由于活性物質(zhì)與對(duì)應(yīng)電解液無(wú)法生成致密均勻的SEI膜造成活性物質(zhì)與電解液過(guò)早發(fā)生副反應(yīng)而使電解液過(guò)快消耗進(jìn)而影響循環(huán)。在電芯設(shè)計(jì)時(shí)，若一極確認(rèn)選用循環(huán)性能較差的材料，則另一極無(wú)需選擇循環(huán)性能較好的材料，浪費(fèi)。

7、電解液量
 

電解液量不足對(duì)循環(huán)產(chǎn)生影響主要有三個(gè)原因，一是注液量不足，二是雖然注液量充足但是老化時(shí)間不夠或者正負(fù)極由于壓實(shí)過(guò)高等原因造成的浸液不充分，三是隨著循環(huán)電芯內(nèi)部電解液被消耗完畢。第三點(diǎn)，正負(fù)極特別是負(fù)極與電解液的匹配性的微觀表現(xiàn)為致密且穩(wěn)定的SEI的形成，而右眼可見的表現(xiàn)，既為循環(huán)過(guò)程中電解液的消耗速度，不完整的SEI膜一方面無(wú)法有效阻止負(fù)極與電解液發(fā)生副反應(yīng)從而消耗電解液，一方面在SEI膜有缺陷的部位會(huì)隨著循環(huán)的進(jìn)行而重新生成SEI膜從而消耗可逆鋰源和電解液。不論是對(duì)循環(huán)成百甚至上千次的電芯還是對(duì)于幾十次既跳水的電芯，若循環(huán)前電解液充足而循環(huán)后電解液已經(jīng)消耗完畢，則增加電解液保有量很可能就可以一定程度上提高其循環(huán)性能。