磷酸铁锂电池正极压实密度的多维度作用及对循环老化的影响

摘要

锂离子电池电极极片的压实是影响电池老化的重要因素，因此探究极片压实对电池老化的影响对于锂离子电池的使用寿命至关重要。基于锂离子电池传统电化学模型及其老化机理，构建了电化学老化模型，并通过模拟仿真系统探究了不同正极极片压实密度对电池老化行为的影响机制。数值模拟发现，在保持方形铝壳电池设计容量恒定的条件下，提高正极压实密度可增加电极内部自由空间占比，从而显著延缓电池整体老化速率。研究进一步揭示了压实在一定范围内产气效应与热力学容量损耗呈现负相关性，压实密度提升能够削弱产气对电池容量的负面影响。定量分析表明，当正极极片压实为2.40 g/cm³时，电芯经过5 491圈循环容量保持率达到80%，当正极极片压实为2.60 g/cm³时，电芯经过5 491圈循环容量保持率依然高于85%。该研究揭示了在一定的正极极片压实范围内，更高的极片压实密度可以减缓电池的老化，该结论为优化电极结构参数与抑制电池老化提供了理论依据。

关键词

锂离子电池 / 极片压实 / 循环老化 / 固体电解质界面 / 产气