Fatores que influenciam o ciclo de vida das baterias de íons de lítio

1. Envelhecimento e deterioração do material da bateria

Os materiais dentro das baterias de lítio incluem principalmente: materiais ativos de eletrodos positivos e negativos, aglutinantes, agentes condutores, coletores de corrente, separadores e eletrólitos. Durante o uso de baterias de lítio, esses materiais sofrem certo grau de deterioração e envelhecimento. Tang Zhiyuan et al. acredita-se que os fatores que causam queda de capacidade em baterias de lítio de ácido manganês incluem dissolução do material do eletrodo positivo, mudanças de fase no material do eletrodo, decomposição do eletrólito, formação de uma película interfacial e corrosão do coletor de corrente. Vetter et al. analisou sistemática e profundamente as mudanças no eletrodo positivo, eletrodo negativo e eletrólito da bateria durante o ciclismo. O autor acreditava que a formação e o subsequente crescimento do filme SEI no eletrodo negativo seriam acompanhados por perda irreversível de lítio ativo, e o filme SEI não possuía verdadeira funcionalidade de eletrólito sólido. A difusão e migração de outras substâncias além dos íons de lítio levariam à geração de gás e à ruptura de partículas. Além disso, mudanças no volume do material durante a ciclagem e a precipitação do lítio metálico também levariam à perda de capacidade.

2. Sistema de carga e descarga 

O sistema de carga e descarga inclui principalmente três aspectos: método de carga e descarga, taxa e condições de corte. Em relação ao método de carga, o cientista americano Mas propôs o conceito de curva de carga ótima. Ele acreditava que a corrente de carga ideal de uma bateria diminui gradualmente à medida que o tempo de carga aumenta, o que pode ser expresso pela fórmula I=I0e-αt. Nesta fórmula, I representa a corrente de carga recebida; I0 representa a corrente inicial máxima no instante t=0; t representa o tempo de carregamento; e α representa a constante de decaimento. A curva de relação entre I e t é mostrada na figura a seguir.

3.Temperatura

Diferentes tipos de baterias de lítio têm diferentes temperaturas operacionais ideais, e temperaturas excessivamente altas e baixas podem afetar a vida útil das baterias.

4. Consistência celular

As baterias normalmente consistem em centenas ou até milhares de células individuais conectadas em série ou paralelo. Além dos fatores acima mencionados que influenciam o seu ciclo de vida, a consistência celular é outro fator crucial. Devido às diferenças nos materiais e processos de fabricação, é um desafio garantir a consistência das células da bateria de íons de lítio. Em termos de materiais, a uniformidade dos materiais e eletrólitos dos eletrodos positivos e negativos é crucial. As baterias de lítio produzidas a partir dos mesmos materiais e no mesmo lote apresentam frequentemente uma consistência relativamente melhor.

Em termos de fabricação, o processo de produção de baterias de lítio é complexo, envolvendo múltiplos parâmetros de processo em cada etapa. O controle deficiente pode levar a inconsistências em parâmetros como tensão da bateria, capacidade e resistência interna.

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