數碼相機鋰聚合物電池
803243 1050mah 3.7v
厚度：8.0mm
寬度：32.0mm
長度：43.0mm Max ( 含保護板)
不同正極材料鋰電池容量的特性
來源：互聯網作者：Blue Taiyang瀏覽次數：1448發布時間：2022-04-18 20:36:55
隨著充放電循環次數的增加，電池容量將會不斷衰減，當容量衰減至額定容量的75%~80%時，認為鋰離子電池進入失效狀態。放電倍率、電池溫升、環境溫度對鋰離子電池放電容量有較大影響。
電池采用恒壓恒流充電、恒流放電的充放電準則，將放電倍率、電池放電溫升、環境溫度依次作為變量和定量進行循環實驗，分析不同正極材料下，放電倍率、電池放電溫升、環境溫度以及循環次數對鋰離子電池放電容量的影響。
一、電池基本實驗方案
正、負極材料不同，循環壽命差異較大，影響電池的容量特性。磷酸鐵鋰(LFP)和鎳鈷錳三元材料(NMC)以其獨特優勢廣泛用作鋰離子二次電池的正極材料。NMC電池的額定容量、標稱電壓、放電倍率值都高于LFP電池。
將LFP和NMC的鋰離子電池按照一定的恒流恒壓充電、恒流放電規則進行充放電，在充放電過程中記錄充放電截止電壓、放電倍率、電池溫升、實驗溫度、電池容量的變化情況。
二、放電倍率對放電容量的影響
固定溫度和充放電規則，電池按照不同放電倍率進行恒流放電。調整溫度分別為：35、25、10、5、－5、－15℃。
可知，相同溫度下，通過增加放電倍率，電池放電容量整體呈現衰減趨勢。相同放電倍率下，低溫變化對電池放電容量影響較大。
當溫度降到0 ℃以下時，放電容量衰減嚴重并出現容量不可逆現象。說明的是，電池在低溫和大放電倍率的雙重影響下加重放電容量的衰減。電池對溫度更為敏感，放電容量隨環境溫度、放電倍率變化顯著。
相同溫度下，電池放電容量整體呈現先衰減后回升的趨勢。相同放電倍率下，溫度越低則放電容量越少。
隨著放電倍率的升高，鋰離子電池持續出現放電容量衰減現象，究其原因是由于極化嚴重，放電電壓提前減小到放電截止電壓，即放電時間縮短， 放電不充分，負極Li+ 沒有脫嵌完全。電池放電倍率在1.5 ～3.0時，放電容量開始顯現不同程度的回升跡象。由于反應的持續進行，電池本身的溫度會隨放電倍率的增加而顯著升高，Li+熱運動能力加強、擴散速度加快，使得 Li+脫嵌速度加快，放電容量回升。由此得出，大放電倍率和電池本身溫升的雙重影響導致了電池的不單調現象。
三、電池溫升對放電容量的影響
電池在30℃下分別進行2.0 、2.5 、3.0 、3.5 、4.0 、4.5C放電實驗，得出的放電容量與鋰離子電池溫升變化關系曲線。
相同放電容量下，放電倍率越高，溫升變化越顯著。在相同放電倍率下對恒流放電過程的三個時期進行分析可知，溫度升高主要在放電初期和后期。
四、環境溫度對放電容量的影響
鋰離子電池的最佳工作溫度是25～40 ℃，當溫度低于5℃時，電池放電迅速、放電容量顯著減少。
低溫實驗后恢復高溫，相同溫度下，溫升與放電時間并無改變。可見熱穩定性良好，僅在低溫下表現出較差的耐受性，電池容量出現不可逆的衰減。
五、循環次數對放電容量的影響
鋰離子電池容量衰減，將放電容量在0.8Q記為電池失效點。隨著充放電循環次數的增加，放電容量開始呈現衰減。
將1600mAh的電池以充電0.5C放電0.5C進行充放電循環實驗，共進行600次循環實驗，以電池容量的80%作為電池失效判別標準。以100 為間隔次數對放電容量及容量衰減相對誤差的百分比進行分析。
將2000mAh的NMC電池以充電1.0C放電1.0C進行充放電循環實驗，以電池容量的80%作為壽命截止時的電池容量。取前700 次，以100為間隔次數對放電容量以及容量衰減相對誤差的百分比進行分析。
電池在循環次數為0時的容量均為額定容量，但通常實際容量小于額定容量，故在第一個100次循環后，放電容量衰減嚴重。電池循環壽命長，理論壽命是1000 次；
六、結論
通過對鋰離子電池進行充放電實驗，以正極材料、放電倍率、電池溫升、環境溫度和循環次數五個參數作為變量，分析了容量相關特性與不同影響因素之間的關系，得出以下結論：
(1)在電池額定溫度范圍內，適當的高溫對Li+的脫嵌和嵌入有促進作用。尤其是對放電容量來說，放電倍率越大，生熱速率越大，鋰離子電池內部的電化學反應越明顯。
(2)電池在充放電過程中對高溫、放電倍率表現出較好的適應性；對低溫有較差的耐受性，放電容量衰減嚴重，升溫后不可恢復。
(3)電池放電容量對溫度更為敏感，并且在大放電倍率下，放電容量出現不單調性且溫升變化顯著。
