锂电老化机理和诊断分析(全英文)

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锂离子电池内部衰减机理

锂离子电池内部衰减机理
锂离子电池内部衰减机理主要包括以下几个方面：
1. 锂金属枝晶生长和聚集：在充放电过程中，锂离子会在正负极之间进行迁移，并在负极上发生还原反应，生成锂金属。

如果锂金属在电池中生成并聚集，会导致电池内部发生枝晶生长现象，形成锂枝晶短路或穿过隔膜，造成电池性能下降。

2. 电解液的分解和溶剂解耦：电池中的电解质溶液中通常含有锂盐和有机溶剂。

在循环充放电过程中，锂盐会发生电解质分解和有机溶剂的分解反应，产生气体、固体或液体产物。

这些产物会堵塞电池内部的微孔结构，影响电池内部的离子迁移和传导，导致电池容量和功率下降。

3. SEI膜形成和退化：充放电过程中，正极和负极表面会形成固体电解质界面（Solid Electrolyte Interphase, SEI）膜。

SEI膜可以保护电解质和电极材料不与电解质直接接触，减少电极材料的氧化和电解液的分解。

然而，SEI膜也会随着循环充放电的进行而退化，丧失保护功能，导致电池内部的电化学反应加速，进一步导致电池容量衰减。

4. 电极材料的结构变化和活性损失：正极和负极材料在充放电过程中会发生体积变化和结构变化。

特别是锂离子的插入/脱出过程会导致电极材料颗粒的膨胀和收缩，引起电极材料的开裂和失活。

这些现象会降低电极材料的可逆容量和反应活性，从而导致电池容量衰减。

综上所述，锂离子电池内部衰减机理涉及锂金属枝晶、电解液的分解和溶剂解耦、SEI膜的形成和退化以及电极材料的结构变化和活性损失等多个方面。

将这些因素综合考虑，可以更好地理解锂离子电池容量衰减的原因，并找到延长电池寿命的方法。

锂电池老化机理研究

锂电池老化机理
研究
锂电池老化机理研究
锂电池是目前最常见的可充电电池之一，应用广泛于移动设备、电动车辆和可再生能源储存系统等领域。

然而，锂电池在使用过程中会经历老化，导致电池性能下降。

了解锂电池老化的机理对于优化电池设计和延长电池寿命至关重要。

首先，锂电池老化的主要原因之一是锂离子的迁移。

锂离子在电池的正极和负极之间来回迁移，以完成电池的充放电过程。

然而，随着时间的推移，锂离子在迁移过程中会遇到阻碍，如电极表面的氧化膜和电解液中的杂质等。

这些阻碍物会限制锂离子的迁移速度，从而降低电池的容量和功率输出。

其次，锂电池老化还与电极材料的结构和化学性质的改变有关。

在充放电过程中，电极材料会发生膨胀和收缩，导致电极颗粒之间的结构变化。

这种结构变化会导致电极材料的颗粒分离和分解，从而降低电池的性能。

另外，电池的温度也是影响锂电池老化的重要因素。

高温会加速电池中化学反应的进行，导致电池老化加剧。

同时，高温还会引发电池内部的热失控，可
能导致电池损坏甚至起火爆炸。

因此，控制电池的工作温度是延长电池寿命的关键措施之一。

最后，锂电池老化还与充电和放电过程中的电流和电压有关。

过高的电流和电压会引发电池内部的副反应，产生气体和热量，进而加速电池老化。

因此，合理控制充放电过程中的电流和电压，可以有效减缓电池的老化速度。

综上所述，锂电池老化的机理涉及锂离子迁移的阻碍、电极材料结构的改变、温度控制以及充放电过程中的电流和电压等因素。

深入研究锂电池老化的机理，可以帮助我们优化电池设计和制造工艺，延长电池的使用寿命，提高电池性能和安全性。

锂离子电池老化机理与工艺过程

锂离子电池老化机理与工艺过程老化一般就是指电池装配注液完成，第一次充放电化成后的放置，可以有常温老化也可有高温老化，在之前的文章中《锂电池老化制度对电池性能的影响》提到，老化的目的主要以下几个方面：1、将电池置于高温或常温下一段时间，可以保证电解液能够对极片进行充分的浸润，有利于电池性能的稳定；2、电池经过预化成工序后，电池内部石墨负极会形成一定的量的SEI膜，但是这个膜结构紧密且孔隙小，将电池在高温下进行老化，将有助于SEI结构重组，形成宽松多孔的膜。

3、化成后电池的电压处于不稳定的阶段，正负极材料中的活性物质经过老化后，可以促使一些副作用的加快进行，例如产气、电解液分解等，让锂电池的电化学性能快速达到稳定。

4、剔除自放电严重的不合格电池，便于筛选一致性高的电池。

其中，老化工艺筛选内部微短路电芯是一个主要的目的。

电池贮存过程中开路电压会下降，但幅度不会很大，如果开路电压下降速度过快或幅度过大属异常现象。

电池自放电按照反应类型的不同可以划分为物理自放电和化学自放电。

从自放电对电池造成的影响考虑，又可以将自放电分为两种：损失容量能够可逆得到补偿的自放电和永久性容量损失的自放电。

一般而言，物理自放电所导致的能量损失是可恢复的，而化学自放电所引起的能量损失则是基本不可逆的。

电池的自放电来自两个方面：（１）化学体系本身引起的自放电；这部分主要是由于电池内部的副反应引起的，具体包括正负极材料表面膜层的变化；电极热力学不稳定性造成的电位变化；金属异物杂质的溶解与析出；（２）正负极之间隔膜造成的电池内部的微短路导致电池的自放电。

锂离子电池在老化时，K值（电压降）的变化正是电极材料表面SEI膜的形成和稳定过程，如果电压降太大，说明内部存在微短路，由此可判定电池为不合格品。

K值是用于描述电芯自放电速率的物理量，其计算方法为两次测试的开路电压差除以两次电压测试的时间间隔△t，公式为：K=（OCV2-OCV1）/△t。

lfp老化机理

lfp老化机理
锂离子电池（Li-ion battery）在使用过程中，由于内部化学反应和物理变化，其性能会逐渐下降，这种现象被称为老化。

锂氟化磷（LiPF6）是锂离子电池中的电解质盐，负责在正负极之间传递锂离子以实现充放电过程。

LFP电池的老化机理主要包括以下几个方面：
1. 锂离子扩散速度降低：随着充电循环的进行，锂离子在正负极之间的扩散速度逐渐降低，导致电池的充放电效率下降。

2. 固体电解质界面（SEI）膜的生长：在电池充放电过程中，锂离子在正负极表面形成不稳定的固体电解质界面（SEI）膜。

SEI膜的生长会导致电池的内阻增加，进而影响电池的性能。

3. 电极材料结构变化：在充放电过程中，电极材料会发生结构变化，如石墨烯层间的剥离以及锂磷氧化物（LiFePO4）的晶格变形。

这种结构变化会导致电极材料的活性降低，从而影响电池的性能。

4. 电解质损耗：锂离子电池在充放电过程中，电解质会逐渐消耗，导致电池的容量减少。

5. 电池内部短路：由于电池老化，电极材料表面的SEI膜不稳定，可
能形成锂枝晶，锂枝晶的生长可能导致电池内部短路，进一步加速电池老化。

6. 温度影响：锂离子电池在使用过程中，温度对其老化速度有很大影响。

高温会加速电池内部化学反应的速度，从而加速电池老化。

为延长锂离子电池的使用寿命，研究人员在材料选择、电池设计和管理系统等方面进行不断优化。

同时，通过深入了解电池老化机理，有助于更好地预测和控制电池的老化速度，从而提高电池的性能和安全性。

锂离子电池的失效分析与故障机理

锂离子电池的失效分析与故障机理中国储能网讯：一、负极活性物质本文对负极材料失效机理的解析主要基于商业化的碳基材料。

虽然，新型负极材料，如硅、锡和一些氧化物，目前被广泛的研究，并取得了较大的科研进展。

然而由于在锂离子脱嵌循环过程中，这些材料容易产生较大的体积膨胀，严重影响其电化学性能。

因此，还未能在商业化电池中广泛使用。

1 SEI膜的生成与生长在商业化锂离子电池体系中，电池的容量损失部分是来自于石墨与有机电解液之间的副反应，石墨很容易与锂离子有机电解液发生电化学反应，特别是溶剂为碳酸乙烯酯（EC）和碳酸二甲酯（DMC）。

当锂电池在首次充电过程中（化成阶段），负极的石墨与锂离子电解液发生副反应并于石墨表面生成一层固体电解质界面（SEI）膜，这会造成一部分的不可逆容量产生。

SEI膜能够透过Li+，保证了离子的传输，同时保护了活性物质，防止副反应的进一步发生，维持电池活性物质工作的稳定性。

但是，在电池后续的循环过程中，由于电极材料的不断膨胀与收缩导致新的活性位点暴露出来，这会引起一种连续性的损耗失效机制，即电池的容量不断下降。

这种失效机理可归结于电极表面的电化学还原过程，表现为SEI膜厚度的不断增加。

因此，对SEI膜化学组份及形貌的研究能够更深入的了解锂离子电池容量和功率下降的原因。

近年来，研究者们尝试通过对小型电池体系的拆解实验来研究SEI 膜的性质。

电池的拆解过程需要在无水无氧的惰性气体手套箱中进行（<5 ppm）。

电池拆解后，可以通过核磁共振技术（NMR）、飞行时间二次离子质谱（TOF-SIMS）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM），原子力显微镜（AFM），X射线吸收光谱（XAF），以及红外（FTIR）和拉曼（Raman）光谱等测试手段研究SEI膜的厚度、形貌、组成、生长过程及机理等。

尽管许多测试手段已被用于表征SEI膜，但是利用更加先进且直接的方式来表征SEI膜在电池中生长的实际模型，仍然是迫切需求的。

锂电池容量衰退的原因总结与分析

锂电池容量衰退的原因总结与分析一、析锂和SEI膜本文综合分析了锂离子电池容量衰退机理，对影响锂离子电池老化与寿命的因素进行分类整理，详细阐述了过充、SEI膜生长与电解液、自放电、活性材料损失、集流体腐蚀等多种机理，总结了近年来各领域学者在电池老化机理方面的研究进展，详细分析了锂离子电池老化影响因素与作用方式，阐述了老化副反应建模方法。

（1）锂离子电池老化原因分类与影响1、锂离子电池老化原因分类锂离子电池的老化过程受其在电动汽车上的成组方式、环境温度、充放电倍率和放电深度等多种因素影响，容量及性能衰退通常是多种副反应过程共同作用的结果，与众多物理及化学机制相关，其衰减机理与老化形式十分复杂。

综合近年来国内外的研究进展，目前影响锂离子电池容量衰退机理的主因包括：SEI膜生长、电解液分解、锂离子电池自放电、电极活性材料损失、集流体腐蚀等。

在实际的锂离子电池老化过程中，各类副反应伴随着电极反应同时发生，各类老化机理共同作用，相互耦合，增大了老化机理研究的难度。

2、锂离子电池老化影响锂离子电池老化对电池综合性能具有比较深刻的影响，主要体现在充放电性能下降、可用容量衰减、热稳定性下降等。

锂离子电池老化后主要的外特性表现为可用容量下降与电池内阻上升，进而导致锂离子电池的实际充放电容量、最大可用充放电功率等下降；同时因锂离子电池内阻上升，在使用过程中伴随生热增加、模组内温度上升、温度不一致性增大等问题，对锂离子电池热管理系统要求提高；而锂离子电池内部的副反应等则因电池成组方式、连接结构等导致单体使用工况存在差异，随着电池使用，电池内各单体间的老化速度存在差异，加剧了锂离子电池组不一致性的产生。

锂离子电池的开路电压曲线表征了当前锂离子电池内部电动势。

随着锂离子电池老化后，开路电压曲线相对于原始状态会发生一定程度的偏移或变形，从而导致锂离子电池的实际充放电电压曲线会发生变化，影响实际使用过程中的电池管理系统电池状态估算精度。

锂离子电池的老化机理

最后,酸性化合物如HF的生成(例如在LiPF与水的反应中生产)被报道对SEI的稳定性有着消极的影响.
2.3活性材料的变化
在大多数活性材料中，只有少数被预料对老化有影响．在锂离子进入和移出过程中，石墨的体积变化不激烈（一般是10％或更少),对材料的可逆性只有很少的消极影响.结构改变(例如在石墨嵌入时ABAA,ABAB-AA的转变) 引起对缺陷和C-C键的机械压力.可能会引起破裂或相关结构的破坏.在活性材料的表面,可能会发生表面基团与锂离子之间的离子交换以及表面基团之间的氧化还原反应.但是其对老化只有很小的影响.然而,由于溶剂的共嵌入导致石墨的剥落和部分破裂,石墨内部电解液的减少以及气体在石墨内部的积累将一定会导致电极的迅速退化.后者的反应被认为对活性材料的变化有着最强烈的影响,这将导致电池老化.
在长时间内,SEI渗透进入电极和隔离膜的微孔中,这导致电极上具有锂离子进入能力的活性表面积减少.电极阻抗的增加将直接导致电池功率的衰减.电极阻抗的增加被认为由SEI的生成,SEI组分和形态的变化引起.
总而言之,SEI主要在最初的几个充放电循环时在阳极中生成,在进一步的循环和贮存中也会发生SEI的转换,稳定和生长.
通常,SEI在电极上的形成伴随着气态电解液分解产物的释放.消耗的不可逆容量的数量与石墨的特定表面积以及防御层的形成状态有关.
不幸的是,SEI层没有真正的固体电解质的性能.对锂离子的迁移数不是1,其它的充电态物种(阴离子,电子,溶剂化的阳离子)和中性物种 (溶剂,杂质)也可以扩散和迁移通过SEI层.而且,在循环的最后阶段也有溶剂化的锂阳离子和其它电解液组分的转移.延长循环后也可以观察到不可逆的充电容量和自放电反应的发生.结果,在整个电池寿命中都发生LixC6的腐蚀（导致容量损失）和电解液的分解（导致电解液的损失和进一步的SEI的形成）．但与第一循环相比,程度和速率都低很多.

锂电池老化工艺

锂电池老化工艺锂电池老化工艺是指锂电池在使用过程中，由于充放电、温度变化等因素导致其容量、电压等性能指标逐渐下降的过程。

对于锂电池的老化过程，科学合理的处理方法可以延长锂电池的寿命，提高其性能表现。

一、锂电池老化机理锂电池老化的机理主要有以下几个方面：1.锂电池正负极材料的结构破坏：锂电池正负极材料的结构破坏会导致锂离子扩散速度减缓，电极反应速度变慢，从而导致电池容量逐渐下降。

2.电解液的劣化：锂电池电解液在使用过程中会发生氧化还原反应，导致电解液中的锂盐浓度下降，电解液PH值变化，从而影响电池的电化学性能。

3.电池内部反应产物的堆积：锂电池在充放电过程中会产生一些反应产物，如锂钴氧化物、锂铁磷酸盐等，这些产物在长期使用过程中会在电极表面堆积，影响锂离子的扩散速度和电池的容量性能。

4.温度变化：锂电池在高温环境下容易发生膨胀、漏液等现象，而在低温环境下电池容量会下降。

二、锂电池老化处理方法1.控制充放电深度：锂电池在充放电过程中，如果充电过度或放电过深，会加速电池的老化。

因此，控制充放电深度可以减缓锂电池的老化速度。

2.控制锂电池的温度：锂电池在使用过程中，要尽量避免高温和低温环境，控制锂电池的温度，可以减缓电池的老化速度。

3.合理选择电池的使用环境：锂电池在使用过程中，要尽量避免潮湿、高温、低温等环境，选择合适的使用环境可以延长锂电池的使用寿命。

4.定期维护和检修：锂电池在长期使用过程中，需要定期进行维护和检修，如清洗电池表面、更换电池内部的电解液等，这些措施可以延长锂电池的使用寿命。

5.合理的充电方式：锂电池在充电过程中，应该选择合适的充电方式，如采用恒流充电或恒压充电方式，以避免充电过程中电池温度过高、电压过高等问题。

三、锂电池老化测试方法锂电池老化测试可以对锂电池的性能进行评估，并确定其寿命。

常见的锂电池老化测试方法有：1.循环充放电测试：通过对锂电池进行多次充放电循环，可以评估锂电池的容量衰减情况。

锂电池老化原理

锂电池老化原理
锂电池老化原理指的是锂离子电池在长期使用过程中性能逐渐下降的过程。

锂电池老化的原因主要有以下几点：
1. 电极材料的老化：锂电池的电极由锂离子正极材料和负极材料组成。

长期充放电过程中，正极材料和负极材料会发生结构损伤、晶格变化等，导致电极的容量和电导率降低，从而影响电池的性能。

2. 电解液的衰减：锂电池中的电解液会随着时间的推移和循环次数的增加而逐渐衰减。

衰减的电解液会导致电池内部电极与电解质之间的接触不良，阻碍离子的传输，影响锂离子的嵌入和脱嵌，从而影响电池的容量和循环寿命。

3. SEI膜的生长：锂电池在初次充电时，正负极材料表面会形成固体电解质界面膜（SEI膜）。

SEI膜是一种保护膜，可以防止电解液中的电解质与电极材料直接接触。

然而，随着循环次数的增加，SEI膜会不断生长，并且变得不稳定，容易出现开裂和结构不完整的情况，导致电池的容量损失和内阻增加。

4. 温度的影响：温度是影响锂电池老化速度的重要因素。

高温会加速电池内部的化学反应，加剧电极材料的老化和SEI膜的破坏，从而导致电池寿命的缩短。

综上所述，锂电池老化是多种因素综合作用的结果，其中电极材料的老化、电解液的衰减、SEI膜的生长以及温度的影响是
主要原因。

为了延长锂电池的使用寿命，需要合理使用和维护锂电池，避免过度充放电和高温环境等不利因素的影响。

锂离子电池衰减原理

锂离子电池衰减原理锂离子电池（Lithium-ion Battery，简称Li-ion电池）是一种常用的二次电池技术，其在移动设备、电动汽车和储能系统等领域得到广泛应用。

但是，随着使用时间的增加，锂离子电池会出现衰减，即电池容量减小和性能下降。

本文将详细介绍锂离子电池衰减的原理。

首先，循环衰减是指锂离子电池在充放电循环过程中，由于正负极材料结构的变化和电解液中溶解物质的生成，导致电池容量的逐渐减小。

在充放电过程中，正负极材料的膨胀和收缩会引起微小的结构变化，这些变化在长时间的循环中会导致结构疲劳和损坏。

此外，电池的动力学过程还会导致电解液中的溶解物质堆积，形成固体电解质界面层（SEI），阻碍锂离子的迁移。

循环衰减使电池容量逐渐下降，并且会增加电池内阻，降低电池的性能。

其次，温度衰减是指锂离子电池在高温环境下容量下降和性能减弱。

高温环境会导致正负极材料结构的热膨胀，加速结构疲劳和损坏。

同时，高温还会导致电解液中溶解物质的挥发和电化学反应的加速，使电池容量的损失更加显著。

此外，高温环境还会加速电池的自放电速率，导致储存容量的损失。

最后，存储衰减是指锂离子电池在长时间存放后容量下降的现象。

锂离子电池具有一定的自放电特性，即在不使用的情况下，电池内部的化学反应依然会进行，导致容量的损失。

存储衰减的程度取决于电池的储存温度和储存时间。

一般来说，高温和长时间的储存会导致更严重的存储衰减。

为了延缓锂离子电池的衰减，可以采取以下措施。

首先是优化电池材料和电池设计，改进正负极材料的结构和性能，减少循环衰减的发生。

其次是控制电池的工作温度，在适宜的温度范围内使用和储存电池，减少温度衰减的影响。

最后是合理管理电池的充放电过程，避免过度充放电和持续高温工作，降低循环衰减和温度衰减的发生。

总结起来，锂离子电池衰减是由循环衰减、温度衰减和存储衰减等多种因素共同作用而产生的。

了解衰减原理，对于延长锂离子电池的使用寿命和改进电池技术都具有重要意义。

锂电池正极材料的老化机理

锂电池正极材料的老化机理M.Wohlfahrt-Mehrens*C.V ogler,J.Garche摘要：储备式和车载动力用电池都需要很好的循环性能和使用寿命。

在过去的几年里，从价廉易得、高性能方面考虑，具有针状结构的锂锰氧化物（LiMn2O4）和具有层状结构的锂镍钴混合氧化物(LiNiCoO2)习惯上作为替代锂钴氧化物(LiCoO2)做高容量大功率电池的负极材料从而得到了广泛的研究。

在本文中作者总结了一些两种负极材料在循环和不同条件存储时的容量损失的基本机理。

锂钴镍混合氧化物表现出极好的放电态耐存储性和低电解液金属溶出性。

循环稳定性主要受影响于脱锂态结构的改变，并且热不稳定起因于充电时高温下的氧扩散。

少量的铝镁参杂物会使锂镍钴的层状结构变得稳定并且能改善循环稳定性。

讨论了尖晶石状锂锰氧化物各种容量衰减机理，尤其是高温下的衰减机理。

容量衰减很大程度上是由于循环和存储时电池结构发生变化引起的，而且由导电盐LiPF6的分解产物和电解液中的水杂质催化产生的副反应也是容量衰减的原因。

关键词：锂镍钴氧化物；尖晶石型锂锰氧化物；使用寿命；容量衰减；老化机理1、简介锂电池由于其很高的能量密度和功率密度成为车载动力用电池的最具吸引力的候选电源。

这方面的应用要求很高的循环寿命和使用寿命，因此，电池的估计和预期寿命和容量衰减的机理和预防越来越受到人们的关注。

能在实际条件下测量电池使用寿命的总体测试是必须的，这些方法必须专门为每个元件设计和每种化学组成量身定做。

去年发表了一些关于锂离子电池老化的研究。

以下一些锂离子电池的内部因素可能影响电池的寿命：●活性物质的退化●一些像导电剂、粘结剂和集流版之类的电极涂料的老化变质●电解质的成膜和分解这些因素不是单独发生的，所以不能彼此分割开来讨论问题，他们有赖于不同的化学组成和元件设计，而且所获得的数据又因为电池厂家的不同而不同。

本文着眼于描述一些基本的基于文献资料提及的阳极活性物质的容量衰减机理，并且强调了锂镍钴氧化物和尖晶石型锰酸锂的不同之处，他们都是眼下最合适的车载动力用电源的阴极材料。

锂离子电池的老化机理

众所周知,锂离子电池阳极的工作电压超出了电解液组分电化学稳定窗口,因此,当电极在充电阶段,会在电极和电解液界面发生电解液的分解,同时伴随不可逆锂离子的消耗.分解产品形成覆盖在电极表面的防御层.这个过程主要发生在循环的初始阶段,特别是第一次循环.根据不同的功能,防御层可以分成两类: SEI层和非SEI层.在某些石墨表面位置(例如棱柱形表面,基部平面上的缺陷)锂离子能够通过嵌入和脱嵌进入或移出石墨结构.在这里防御层起着SEI (固体电解质中间相)
● 与SEI生长同时发生的是锂在活性碳上的腐蚀,由于锂的损失将导致自放电和容量的衰退.
● SEI的生长和成长导致阳极组分间的接触最终变差.这使得电池的阻抗增加.
● 在低温,高倍率,不均匀的电流和电势分布的情况下锂金属可能会析出.锂金属与电解液的反应会加速老化.
● 不同电池成分对老化也有很强的影响,尽管这里讨论的一般机理对大部分锂电池体系是正确的,但每一个特定的体系肯定会有所不同的.
60 ℃温度下贮存显示出显著的容量衰减.
提高温度对电池的消极影响主要是因为其增加了SEI的退化和分解. 然而也可能发生损坏的SEI重构或溶解的SEI产物重新沉淀.也有人提出, 在提高温度时处于亚稳状态的有机SEI成分如烷基碳酸锂转变成更稳定的无机产物,如碳酸锂,氟化锂.然而,尽管无机SEI产物比较稳定且不容易被溶剂分子穿透,但无机成分的生成会导致SEI对锂离子的更低的离子导电率.
由于SEI由电解液分解产物组成,所以SEI的特性很大程度上决定于电解液组分有益于SEI形成的能力.
鉴于电池的性能如功率衰退,阻抗增加,安全性能,SEI的热行为应该重点讨论.一方面,提高温度无疑能增强锂嵌入加速和脱出几主体晶格的动力学,另一方面,在高温下SEI的形态和组分会变化.在最坏的情况下,热失控将导致电池起火或爆炸.示差扫描量热法(DSC)和量热法 (ARC)已经被用来研究电极或电池在提高温度时的行为.ARC研究揭示碳化锂的的放热反应会在80℃左右引起自热,开始的温度取决于电解质盐．在电解液中含有LiBF4会使引起自热的温度降低到60 ℃.这是一个引人注目的影响,锂/石墨半电池的电化学循环研究表明当在甚至低于

锂离子电池容量衰减机理和副反应-翻译(个人翻译的外文文献)

Capacity Fade Mechanisms and Side Reactions inLithium-Ion Batteries锂离子电池容量衰减机机理和副反应Pankaj Arorat and Ralph E. White*作者：Pankaj Arorat and Ralph E. White*Center For Electrochemical Engineering, Department of Chemical Engineering, University of South Carolina,Columbia, South Carolina 29208, USA 美国，南卡罗来纳，年哥伦比亚29208，南卡罗来纳大学，化学工程系，中心电化学工程ABSTRACTThe capacity of a lithium-ion battery decreases during cycling. This capacity loss or fade occurs due to several different mechanisms which are due to or are associated with unwanted side reactions that occur in these batteries. These reactions occur during overcharge or overdischarge and cause electrolyte decomposition, passive film formation, active material dissolution, and other phenomena. These capacity loss mechanisms are not included in the present lithium-ion battery mathematical models available in the open literature. Consequently, these models cannot be used to predict cell performance during cycling and under abuse conditions. This article presents a review of the current literature on capacity fade mechanisms and attempts to describe the information needed and the directions that may be taken to include these mechanisms in advanced lithium-ion battery models.Introduction摘要锂离子电池容量随着循环衰减。

锂电池老化机理及预防措施

锂电池老化机理及预防措施锂电池老化机理及预防措施锂电池是一种常见的电池类型，被广泛应用于移动设备、电动汽车等领域。

然而，随着使用时间的增加，锂电池也会出现老化现象，导致电池容量下降甚至失效。

本文将介绍锂电池老化的机理，并提出相应的预防措施。

锂电池老化的机理主要包括以下几个方面：1. 结构老化：锂电池内部的电解液和电极材料经过长时间的反复充放电会发生化学反应，导致电解液的成分和电极材料的结构发生变化，从而影响电池的性能。

2. 电解液老化：锂电池的电解液中含有有机溶剂和锂盐等成分，随着使用时间的增加，电解液中的有机溶剂会逐渐分解，导致电解液的电导率下降，影响电池的充放电效率。

3. 电极材料老化：锂电池的正负极材料是锂化合物，经过长时间的充放电后，电极材料中的锂离子会逐渐消耗殆尽，导致电极材料的容量下降，从而影响电池的使用寿命。

为了延长锂电池的使用寿命，可以采取以下预防措施：1. 控制温度：高温是导致锂电池老化加剧的主要原因之一，因此保持电池工作温度在合理的范围内非常重要。

避免将电池长时间暴露在高温环境中，尽量避免在高温环境下充电和使用电池。

2. 避免过度充放电：过度充放电会加速锂电池的老化过程，因此避免将电池充电至过高的电压以及将电池放电至过低的电压非常重要。

可以通过使用电池管理系统来监控电池状态，避免过度充放电。

3. 优化充电方式：选择合适的充电方式可以降低锂电池老化的速度。

例如，采用恒流恒压充电方式可以提高充电效率，减少电池的老化程度。

4. 定期保养：定期对锂电池进行保养和维护也是延长电池寿命的重要手段。

可以定期清洁电池表面，保持电池通风良好，并定期进行电池容量测试，及时发现问题并采取措施修复。

综上所述，锂电池的老化是由多种因素共同作用导致的，但通过合理控制温度、避免过度充放电、优化充电方式以及定期保养等预防措施，可以有效延长锂电池的使用寿命，提高电池的性能和可靠性。

锂离子电池性能劣化机理及衰老预测研究

锂离子电池性能劣化机理及衰老预测研究随着移动设备、电动车辆和可再生能源的快速发展，锂离子电池作为最为常用的可充电电源之一，日益成为人们关注的焦点。

然而，锂离子电池的循环寿命和性能劣化问题限制了它在实际应用中的稳定性和可靠性。

因此，研究锂离子电池性能劣化机理及衰老预测成为了当前研究的热点。

首先，我们来了解一下锂离子电池的组成结构。

锂离子电池通常由正极、负极、隔膜和电解液等组成。

正极材料是锂离子电池性能劣化的主要原因之一。

常见的正极材料包括锂铁磷酸铁、锰酸锂、钴酸锂等。

在充放电循环过程中，正极材料会发生结构变化，导致电池容量损失。

此外，负极材料的选择也会影响电池的性能。

典型的负极材料为石墨。

它具有良好的循环稳定性，但容量较低。

因此，寻找更好的正负极材料是提高锂离子电池循环寿命的关键。

其次，关于锂离子电池衰老预测的研究也备受关注。

衰老是导致锂离子电池循环寿命下降的主要原因之一。

目前，研究人员采用多种方法来预测锂离子电池的寿命和性能劣化。

循环寿命预测是锂离子电池衰老研究的主要内容之一。

该方法通过对电池进行循环充放电测试，并利用数学模型对电池的寿命进行预测。

此外，还有一些基于内阻、电压衰减和电解液成分分析等方法来进行电池寿命预测的研究。

这些方法可以帮助我们更好地了解锂离子电池衰老机制，并为电池的设计和生产提供指导。

锂离子电池的性能劣化机理与许多因素密切相关。

其中，锂离子电池的循环寿命与锂离子的嵌入/脱嵌过程、电极材料的结构失配、电解液的电化学稳定性有关。

嵌入/脱嵌过程中锂离子与电极材料之间的相互作用会引起电极材料的体积变化和结构改变，从而导致电极材料的疲劳和脱落。

电解液中的溶剂和盐在循环过程中会发生分解和电解质膜的降解，从而导致电池内部的内阻升高和电池容量损失。

这些因素的相互作用使得锂离子电池的循环寿命大大缩短。

为了解决这些问题，研究人员对锂离子电池的材料和结构进行了改进。

例如，通过合成表面包覆层、掺杂或将多种材料组分进行复合等方法，来改善电极材料的稳定性和循环寿命。

锂离子电池专业英语

锂离子电池常用专业英语（一）序号首字母英文中文1 A aging 老化2 B battery charger 充电器3 black-fleck 黑斑4 C cap 盖板5 capacity density 能量密度6 capacity grading 分容7 cathode tab welding 极耳超焊8 cell 电芯9 charge(capacity) retention 荷电（容量）保持10 checking code 检码11 concave spot 凹点12 constant current charge 恒流充电13 constant current discharge 恒流放电14 constant voltage charge 恒压充电15 corrective measures 纠正措施16 crack 裂纹17 cut-off voltage 终止电压18 cycle life 循环寿命19 D dark trace 暗痕20 degrade 降级21 dent 凹痕22 discharge depth 放电深度23 distortion 变形24 drape 打折25 E Electrical and MechanicalServices Department 机电部26 electrolyte 电解，电解液27 empaistic 压纹28 end-off voltage 放电截止电压29 environmentally friendly 对环境友好30 equipment first inspection 设备首检31 erode 腐蚀32 explosion-proof line 防爆线33 F first inspection 首检34 formation 化成35 fracture 断裂36 I inspection 检验37 insulate 绝缘38 internal resistance 内阻39 J jellyroll 卷芯40 joint 接缝，结合点42 laser reticle 激光刻线43 laser welding-flatwise weld 激光焊接-平焊laser welding-standing weld 激光焊接-立焊44 leakage 漏液45 leak-checking 测漏46 leaving out of welding 漏焊47 limited charge voltage 充电限制电压48 local action 自放电49 M margin turnly 翘边50 measuring the dimension of cells 电芯卡尺寸51 meet requirement 达到要求52 memory effects 记忆效应53 N nick 划痕54 nominal voltage 标称电压55 notice-board confirmation 看板确认56 nugget 硬块57 O obverse 正面58 open circuit voltage 开路电压59 over charge 过充60 over discharge 过放61 over the thickness 超厚62 P particle 颗粒63 PE membrane PE膜64 pit 坑点65 placing cells into the box 电芯装盒66 point inspection 点检67 preventive measures 预防措施68 pricking the tapes 扎孔69 process inspection 制程检验70 put the battery piled up 将电芯叠放在一起71 Q qualified products 合格品72 quality assurance 质量保证73 quality control 质量控制74 quality improvement 质量改进75 quality match 品质配对76 quality planning 质量策划77 R rated capacity 额定容量78 recharge 再充电79 refitting the can of cell 电芯壳口整形80 requirment 要求81 reverse 背面，反面82 rework 返工83 ringing cells into pyrocondensation films 套热缩膜85 sand aperture 砂眼86 scar 疤痕87 secondary battery 二次电池88 select appearance 选外观sharp-set 批锋89 short circuit checking 测短路90 smudginess 污物91 spot welding by laser 激光点焊92 spot welding place 点焊位置93 spraying the code 喷码94 spur 毛刺95 sticking the PVC cover boards 贴面垫96 storing 陈化97 storing with high voltage 高压储存98 T tabs deflection 极耳歪斜99 tabs excursion 极耳错位100 technics requiment 工艺要求101 U ultrasonic welding 超声波焊接102 ultrasonic welding strength 超焊强度103 unqualified products 不合格品104 W wave 波浪105 working procedure 工序（二）盖板cover board底板solepiece钢珠steel ball压钢珠press steel ball防爆阀valve preventing explosion大电流(倍率)放电discharge in high rate current标称电压Normal voltage标称容量normal capacity放电容量discharge capacity充电上限电压limited voltage in charge放电下限电压terminating voltage in discharge恒流充电constant current charge恒压充电constant voltage charge恒流放电constant current discharge放电曲线discharge curve充电曲线charge curve放电平台discharge voltage plateau容量衰减capacity attenuation起始容量initial discharge capacity流水线pipelining传送带carrying tape焊极耳welding the current collector卷绕wind叠片layer贴胶带stick tape点焊spot welding超声焊ultrasonic welding三元素Nickle-Cobalt-Manganese Lithium Oxide three elements materials 钴酸锂Cobalt Lithium Oxide锰酸锂Manganese Lithium Oxide石墨graphite烘箱oven真空烘箱vacuum oven搅拌机mixing device vacuum mixing device涂布机coating equipment裁纸刀paper knife ,,,,,,cutting knife分条机equipment for cutting big piece to much pieces辊压机roll press equipment电阻点焊机spot welding machine超声点焊机ultrasonic spot welding machine卷绕机winder自动叠片机auto laminating machine激光焊机laser welding machine注液机infusing machine真空注液机vacuum infusion machine预充柜pre-charge equipment化成柜formation systems分容柜grading systems测试柜testing systems内阻仪battery inner resistance tester万用表multimeter转盘式真空封口机turntable type vacuum sealing machine自动冲膜机automatic aluminum membrane shaper锂离子电池设计专业英语Capacity 容量Battery Thickness 电池厚度Battery width 电池宽度Battery length 电池高度Impedance 内阻Can thickness 壳体厚度Can wall thickness 壳体壁厚Can bottom thikness 壳体底部厚度Can lid thickness 壳体盖板厚度PP film thickness PP胶厚度Ni (AL) tab thickness Ni（Al）极耳厚度Battery width 电池宽度Can width margin 电池宽度留边Can length 壳体长度Can cross area 壳体体积Winding pin width 卷针宽度Can Side residue 壳边残余Naked battery thickness 裸漏电池厚度Naked battery width 裸漏电池宽度Naked battery length 裸漏电池高度Cathode formulation 阴极含量Cathode material specific capacity 阴极克比容量Cathode 阴极装填Cathode area density 阴极面密度Cathode bulk density 阴极体积密度Cathode weight 阴极重量Cathode thickness 阴极厚度Cathode elongation rate 延伸率Cathode actual length 阴极实际长度Cathode design length 阴极设计长度Cathode width 阴极宽度Cathode Scratched area width 阴极涂片宽度Al foil density 铝箔密度Al foil thickness 铝箔厚度Cathode weight 阴极重量Separator thickness 隔离膜厚度Separator length 隔离膜长度Separator width 隔离膜宽度Separator density 隔离膜密度Separator weight 隔离膜重量Anode formulation 阳极含量Anode material specific capacity 阳极克容量Anode loading 阳极装填量Anode area density 阳极面密度Anode bulk density 阳极体积密度Anode thickness 阳极厚度Anode length 阳极长度Anode width 阳极宽度Anode scratched area width 阳极刮粉区宽度Cu foil density 铜箔密度Cu foil thickness 铜箔厚度Anode weight 阳极重量Cathode Tab length 阴极极耳长Cathode Tab width 阴极极耳宽Cathode Tab thickness 阴极极耳厚度Anode Tab length 阳极极耳长度Anode Tab width 阳极极耳宽度Anode Tab thickness 阳极极耳厚度Adhesive tape Length 胶带长度Adhesive tape Width 胶带宽度Adhesive tape thickness 胶带厚度Assembly adhesive tape 装配胶带Bottom length 底部长度Bottom Width 底部宽度Bottom Thickness 底部厚度Top length 顶部长度Top Width 顶部宽度Top Thickness 顶部厚度Welding length 焊接长度Welding Width 焊接宽度Welding Thickness 焊接厚度Electrolyte 电解液Battery Impedance 电心内阻Battery weight 电池重量Can wall thickness 壳体壁厚Can bottom thikness 壳体底厚Can lid thickness 盖板厚度Can width margin 壳体边缘宽度Can Side residue 壳体留边Cathode formulation 阴极含量Cathode material specific capacity 阴极克容量Cathode area density 阴极面密度Cathode bulk density 阴极体积密度Cathode elongation rate 阴极延伸率Cathode scratched area width/Pin width 阴极刮粉宽Al foil density 铝箔密度Al foil thickness 铝箔厚度Separator thickness 隔离膜厚度Separator density 隔离膜密度Anode formulation 阳极含量Anode material specific capacity 阳极克容量Anode bulk density 阳极体积密度Anode Scratched area width 阳极刮粉区宽度Cu foil density 铜箔密度Cu foil thickness 铜箔厚度。

锂电池正极材料的老化机理

锂电池正极材料的老化机理M.Wohlfahrt-Mehrens*C.V ogler,J.Garche摘要：储备式和车载动力用电池都需要很好的循环性能和使用寿命。

在本文中作者总结了一些两种负极材料在循环和不同条件存储时的容量损失的基本机理。

锂钴镍混合氧化物表现出极好的放电态耐存储性和低电解液金属溶出性。

循环稳定性主要受影响于脱锂态结构的改变，并且热不稳定起因于充电时高温下的氧扩散。

少量的铝镁参杂物会使锂镍钴的层状结构变得稳定并且能改善循环稳定性。

讨论了尖晶石状锂锰氧化物各种容量衰减机理，尤其是高温下的衰减机理。

这方面的应用要求很高的循环寿命和使用寿命，因此，电池的估计和预期寿命和容量衰减的机理和预防越来越受到人们的关注。

能在实际条件下测量电池使用寿命的总体测试是必须的，这些方法必须专门为每个元件设计和每种化学组成量身定做。

去年发表了一些关于锂离子电池老化的研究。

利用阻抗分析锂电池失效机理

从图可得体系R、Rct、Cd以及参数，与扩散系数有关，利用它可以估算扩散系数D。由Rct可计算i0和k0。
Rct
RT nFi0
25
扩散阻抗的直线可能偏离45，原因： 1. 电极表面很粗糙，以致扩散过程部分相当于球面扩散； 2. 除了电极电势外，还有另外一个状态变量，这个变量在测量的过程中
引起感抗。
Cd R
ZW
Rct
ZW
RW
1/ 2
CW
1 1/ 2
ZW 1/ 2 (1 j)
22
电路的阻抗：
实部：虚部：
Z
R
jCd
Rct
1 1
1/ 2 (1
j)
（1）低频极限。当足够低时，实部和虚部简化为：
消去，得：
23
Nyquist 图上扩散控制表现为倾斜角/4（45）的直线。
（2）高频极限。当足够高时，含-1/2项可忽略，于是：
* -Z'' *
*** Z'
15
3. 电组R和电容C并联的电路
Z Z ' jZ ''
并联电路的阻抗的倒数是各并联元件阻抗倒数之和
1 Z
1 Z
R
1 ZC
1 R
jC
1
R
(RC
)
2
R 2C j 1 (RC)2
实部：
Z
'
1
R
(RC
)
2
虚部： Z '' R2C 1 (RC)2
消去，整理得：
Z
'
R
2
电化学阻抗谱（Electrochemical Impedance Spectroscopy， EIS） — 给电化学系统施加一个频率不同的小振幅的交流正弦电势波，测量交流电势与电流信号的比值（系统的阻抗）随正