리튬 이온 배터리의 수명에 영향을 미치는 요인

1. 배터리 소재의 노화 및 부패

리튬 배터리 내부의 재료 에는 주로 양극 및 음극 활물질, 바인더, 도전제, 집전체, 분리막 및 전해질이 포함됩니다. 리튬 배터리를 사용하는 동안 이러한 재료는 어느 정도 부패되고 노화됩니다. Tang Zhiyuanet al. 망간산리튬전지의 용량감소 원인으로는 양극재의 용해, 전극재의 상변화, 전해액 분해, 계면막 형성, 집전체 부식 등이 있다고 생각된다. Vetteret al. 사이클링 중 배터리의 양극, 음극, 전해질의 변화를 체계적이고 심층적으로 분석했습니다. 저자는 음극에 SEI 필름이 형성되고 성장하면 활성 리튬의 비가역적인 손실이 수반되며 SEI 필름은 진정한 고체 전해질 기능을 갖지 못한다고 믿었습니다. 리튬 이온 이외의 물질의 확산 및 이동으로 인해 가스가 발생하고 입자가 파열될 수 있습니다. 또한 사이클링 중 재료 부피의 변화와 금속 리튬의 석출로 인해 용량 손실도 발생합니다.

2. 충방전 시스템 

충전 및 방전 시스템은 주로 충전 및 방전 방법, 속도 및 차단 조건의 세 가지 측면을 포함합니다. 충전 방식에 관해서는 미국의 과학자 Mas가 최적의 충전 곡선 개념을 제안했습니다. 그는 배터리의 최적 충전 전류는 충전 시간이 길어질수록 점차 감소하며 이는 I=I0e-αt의 공식으로 표현될 수 있다고 믿었습니다. 이 공식에서 I는 수신 가능한 충전 전류를 나타냅니다. I0는 t=0 시점의 최대 초기 전류를 나타내고; t는 충전 시간을 나타내고; α는 붕괴 상수를 나타낸다. I와 t 사이의 관계 곡선은 다음 그림에 나와 있습니다.

3.온도

다양한 유형의 리튬 배터리는 최적의 작동 온도가 다르며 온도가 지나치게 높거나 낮으면 배터리 수명에 영향을 미칠 수 있습니다.

4. 셀 일관성

배터리 팩은 일반적으로 직렬 또는 병렬로 연결된 수백 또는 수천 개의 개별 셀로 구성됩니다. 앞서 언급한 주기 수명에 영향을 미치는 요소 외에도 세포 일관성도 또 다른 중요한 요소입니다. 재료와 제조 공정의 차이로 인해 리튬 이온 배터리 셀의 일관성을 보장하는 것은 어렵습니다. 재료 측면에서는 양극재와 음극재, 전해액의 균일성이 중요합니다. 동일한 재료와 동일한 배치로 생산된 리튬 배터리는 종종 상대적으로 더 나은 일관성을 나타냅니다.

제조 측면에서 리튬 배터리의 생산 공정은 각 단계에서 여러 공정 매개변수를 포함하여 복잡합니다. 제어가 제대로 이루어지지 않으면 배터리 전압, 용량, 내부 저항과 같은 매개변수의 불일치가 발생할 수 있습니다.

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