锂离子电池如何老化？

锂离子电池如何老化？

电池老化非常复杂、非线性并且受许多参数的影响。例如，可以观察到，即使不使用电池，电池也会老化。但一般来说，电池在使用后老化得更快。为了管理复杂性，通常的做法是将老化分为三个部分：日历老化、循环老化和可逆老化：

1. 历年老化——即使不使用电池，电池也会随着时间的推移而逐渐退化。这类似于人类的衰老——即使我们整天什么都不做，我们仍然会衰老。
2. 循环老化——“磨损”电池在每次充电和放电周期中都会持续存在。换句话说，电池每次使用时，都会发生一定程度的老化。回到与人类的类比，我们中的一些人在高工作量或压力下衰老得更快。
3. 可逆老化——循环老化和日历老化描述了不可逆的老化效应，而阳极悬垂效应等可逆老化则描述了可以延长电池寿命的老化机制。

当电池老化时，不同的老化机制同时发生。每种老化机制都会对电池的行为产生影响。影响可分为两个性能参数：容量和内阻。

容量下降

电池老化后会失去容量。对于电动汽车来说，失去容量意味着电动汽车在不停车充电的情况下无法像以前一样行驶那么远。对于固定式储能来说，这意味着电池可以存储更少的能量，从而产生更少的收入。容量下降的速度取决于许多因素，包括电池的类型、充电和放电速率、所处的温度以及经历的循环次数。

从锂离子电池的老化来看，老化趋势大致可分为三个阶段，如图1所示：

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1. 初步沉降。在电池寿命开始时，会发生不同的化学过程。结果实际上可以增加容量，即使使用了电池。这种增加的原因之一可能是阳极悬垂效应。阳极悬垂效应是指锂储存在阳极比电极稍宽的部分，不直接参与化学反应。阳极悬垂是一种可逆的老化效应。
2. 准线性容量损失。在第二阶段，容量损失和电池的使用情况之间存在很强的相关性。根据经验，如果电池在或多或少一致的操作条件下使用（不像具有夏季和冬季波动的家庭存储系统），则两者之间的关系或多或少是线性的。
3. 膝点。当“拐点”发生时，第三阶段从初始容量的 50-85% 左右开始。这标志着在几个周期内容量迅速下降，标志着电池寿命的结束。

内阻下降

与容量损失相反，电池的内阻随着时间的推移而增加，这反过来会导致功率降低。这对于混合动力电动汽车 (HEV) 尤其重要。混合动力汽车的内阻增加意味着您无法像以前那样加速，并且它们从制动中回收的能量更少。对于固定存储运营商来说，这意味着效率和电力能力的降低。