預鋰化對鋰離子電池貯存壽命的影響

導讀：本文主要介紹預鋰化對鋰離子電池貯存壽命的影響。

過去十幾年來，鋰離子電池技術得到了飛速發(fā)展，電池壽命、能量密度、功率密度都得到了極大提升，在新一代能源系統(tǒng)中得到了廣泛的應用。作為電動汽車、電子設備和軍用武器裝備的理想電源，電池的壽命是影響其用途的最為關鍵因素之一。二次電池的壽命分為貯存壽命和循環(huán)壽命，貯存壽命是指電池在一定的荷電狀態(tài)和溫度下貯存后性能衰減至一定量所用的時間，循環(huán)壽命是指電池在一定的電流條件下充放電循環(huán)一定次數(shù)后性能衰減至一定量所用的時間。

不同的應用場景有不同的需求，一般使用頻率較高的電動汽車、電子設備要求鋰離子電池具備較長的循環(huán)壽命，對貯存壽命要求不高，這類電池的月自放電率在3%~10%；而作為軍用設備上（無人機、導彈）的電源，特別是某些一次使用的武器裝備上，要求鋰離子電池具有長時間的滿電荷擱置貯存壽命，這種情況下鋰離子電池的貯存壽命非常重要，甚至影響武器裝備的使用壽命。

鋰電池在高荷電態(tài)下長期貯存，容量損失分為兩種：一種為可逆容量損失，這種損失通過充電可以恢復，一般取決于原材料設計以及電池制作工藝，通過選用本征自放電率較低的原材料，嚴格控制加工過程的水分、多余物是可以大幅降低可逆容量損失的；另一種是不可逆容量損失，這種損失不可恢復，主要來源于副反應、活性物質脫落、結構變化等，其中負極造成的不可逆容量損失占絕大部分。

預化成工藝是一種電化學預鋰化方法，該方法操作簡單、可以精確控制預鋰化量，提高電池首次效率。通過負極預化成，人為補充負極活性鋰，使電池充滿電后負極的活性鋰大于正極鋰需求量，即使負極存在一定的容量損失，但仍然足以滿足正極的全部需求，通過這種方法預期可以大幅降低電池的容量損失，提升貯存壽命。

（1）預鋰化軟包貯存電池6個月容量保持率99.4%，遠高于對比電池的94.2%，循環(huán)300次容量無衰減，而對比電池僅為96.9%。

（2）為了防止預鋰化的負極析鋰，需要精確預鋰化的量與負極過量比，并通過三電極等方式監(jiān)測負極電位區(qū)間，確保處于合理的充放電區(qū)間，以保證電池的循環(huán)壽命。

（3）過多的預鋰化量需要負極過量比加大，會導致負極面密度過大影響電池的倍率性能。

（4）在軟包貯存電池設計基礎上進行了18650電池的研制，同樣采用預鋰化處理工藝，并進行了倍率、貯存性能及循環(huán)性能的全面評估，再次驗證了預鋰化對提升電池貯存壽命有顯著效果。

未來，對預鋰化對鋰離子電池貯存壽命的影響進行進一步深入研究，探究預鋰化量、負極過量比、預鋰化工藝等對電池性能的影響。

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