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对叉车锂电池循环寿命影响的因素有哪些?

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对叉车锂电池循环寿命影响的因素有哪些?

发布日期:2019-02-26 作者: 点击:

随着科技的发展和技术的成熟,叉车锂电池的应用越来越广泛。叉车锂电池具有单体电压高、相对质量轻、对环境友好等优点,但是经过多个周期充放电循环后会出现电池容量等性能下降的现象。相同条件下电池容量衰减的越快,电池品质就相对较差。叉车锂电池的循环性能是衡量其质量的重要指标,许多关于叉车锂电池的标准都有循环寿命这一项目。

叉车锂电池充放电循环过程是一个复杂的物理化学反应过程,其循环寿命影响因素是多方面的。一方面与电池本身的特性相关,例如设计、制造工艺和材料性能退化等;另一方面与使用过程中电池受外界的影响有关,例如使用环境和充放电制度等。下面就对影响叉车锂电池循环寿命的因素进行分析。

1 叉车锂电池结构及原理简介

叉车锂电池主要由正负极材料、电解液、隔膜、集流体和电池外壳组成,正负极材料由两种不同的锂离子嵌入化合物组成。充电时,锂离子从正极上脱嵌下来通过电解液经隔膜嵌入负极,放电时则相反。在叉车锂电池首次充放电过程中,负极和电解液的相界面上能够形成一层钝化膜。它在电极与电解液之间起到隔膜作用,是电子绝缘体却是锂离子的优良导体,锂离子可以经过该钝化层自由地嵌入和脱出,具有固体电解质的特性,因此这层钝化膜被称为“固体电解质界面膜”(solid electrolyte interface),简称SEI 膜。

2 设计和制造工艺的影响

在电池设计过程中,材料的选择是Z重要的因素。不同的材料性能特性不同,所研发的电池性能也有差距。正负极材料匹配的循环性能好,电池的循环寿命才会长。在配料方面,要注意正、负材料的添加量。一般来说,设计装配过程中一般要求负极容量相对正极过量一些,如果不过量,在充电过程中负极会析出锂,形成锂枝晶从而影响安全性。负极相对正极过量太多,正极可能过度脱锂,造成结构坍塌。

电解液在电池可逆容量的影响上也是十分重要的因素。电极材料脱、嵌锂离子的过程始终是与电解液相互作用的过程,这种相互作用对电极材料的界面状况和内部结构的变化有重要影响[3]。在与正负极材料相互作用的过程中电解液会损耗,另外在电池化成形成SEI 膜和预充电时,也会消耗部分电解液,因此电解液的种类和注液量也影响着电池寿命。

叉车锂电池的制造工艺流程主要包括:正负极配料、涂布、制片、卷绕、入壳、注液、封口、化成等。在电池生产过程中,对每一步的流程都要求非常严格。任何一个流程没有控制好都有可能影响电池循环性能。

在正负极配料过程中,应注意粘结剂的添加量、搅拌速度、浆料的浓度、温湿度,并保证物料能够分散均匀。

在涂布过程中,在保证电池高比能量前提下,合理控制正(负)极涂覆量,适当减小电极厚度有利于降低电池衰减速率。涂布后的极片还要用辊压机进一步压实,合适的正极压实密度可以增大电池的放电容量,减小内阻,减小极化损失,延长电池的循环寿命。

卷绕时,卷成的电芯应紧密、不松散。隔膜和正负极卷得越紧,内阻越小,但卷得过紧时会造成极片与隔膜湿润困难,致使放电容量变小;卷得太松会使极片在充放过程中发生过度膨胀,增大了内阻,降低了容量,缩短了循环寿命。


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