1 概述

随着经济的高速发展，人类对能源的需求日益增长，过度开采能源对地球生态环境造成了巨大的破坏，故开发可再生清洁能源已迫在眉睫。近几年，锂离子电池以其工作电压高、安全性能好、放电电位曲线平稳、自放电率低、无污染和循环寿命长等优点，成为了一种能够被广泛应用的清洁能源。

笔者通过对山东省17市及其所辖县和村的幼儿园在职学前教师的问卷调查，发现山东省学前教师资源配置不平衡问题特别突出，主要表现为：第一，公办园比民办园拥有更多的优质教师资源，高学历、高职称教师和教学经验丰富的中老年教师多，持有教师资格证、具有事业编制的教师人数多，年龄结构也更为优化，待遇好，工资高；第二，城市幼儿园比县城幼儿园和农村幼儿园拥有数量相对较多、质量相对较高的教师资源，师幼比较低、班级教师配备人数较多，高层次学历、高职称者比例较高等。这些问题严重影响了学前教育的公平性，成为影响学前教育健康均衡发展的最大短板。

本文在已知锂离子电池内部构造及工作原理的条件下，分别从锂离子电池的不良充放电制度、不合理温度区间及压力范围等方面对锂离子电池容量衰减的过程进行了研究。

2 引起容量衰减的主要外部因素

引起容量衰减的主要外部原因是不良充放电制度、不合理温度区间和不合理压力范围。

2.1 不良充放电制度

锂离子电池的充放电制度会对其容量造成不同程度的影响。不良充放电制度可能会导致不良后果，如负极锂沉积、电解液分解、电阻变大、热失控等问题。

温度太高或者太低都可能会造成锂离子电池容量衰减，其原因是温度区间变化对电解液分解、锂离子扩散系数、电化学阻抗等因素会产生不可忽略的影响。

由表1可以看出，锂离子电池容量与充电电流密切相关，在循环800周的条件下，当充电电流为0.5 A时，电池容量衰减了15.4%，容量衰减率最低；当充电电流为1 A时，电池容量衰减了19%，容量衰减率最高。

以钴酸锂电池体系为例，该体系容量衰减是活性锂的损失和电阻增加导致的。Cui Y Z[3]对经过4000次循环后的锂离子电池进行分析，研究在45℃下LiCoO2/MCMB体系电池容量衰减的机理，分析表明，该操作条件对电池体相结构、界面形态以及单电极的可逆容量都有影响，金属锂以枝晶形态在负极大量沉积，形成沉积层，阻碍了Li+的嵌入和脱出，致使负极产生容量损失。当温度达到-20℃时，降低了电池的循环稳定性，其原因是离子电导率快速降低，锂离子电池阻抗变大。

 

表1 不同充电制度电池容量衰减情况

  

条件 充电电流(A) 容量衰减(%)循环800周后0.25 0.5 0.75 15.4～19 15.4 15.4～19 1 19

最后，在推广应用免耕播种技术过程中，农民群众对核心技术的掌握力度不足，免耕播种、秸秆残茬覆盖、免耕或少耕等技术使用存在一定偏差。

除上述以不同充电制度研究锂离子电池容量衰减外，大多数学者还以不同类型的锂离子电池作为研究目标。如Erol S等[1]选择具有商业价值的钴酸锂扣式电池进行研究，研究结果如表2所示：

而Shi W等[2]更是选择创建原理为支路中电流和并联时电压相等的并联模型进行创新性研究，首次建立并联模型选用的是LiFePO4/石墨体系电池，经理论计算和多次实验研究发现，造成电池容量衰减的主要原因是循环过程中增加的不均衡电流。

 

表2 钴酸锂扣式电池不同充电制度电池容量衰减情况

  

条件 不良后果 可能存在的原因 备注充电至5.0 V 电池内阻的增大容量衰减低电压对SEI 膜的生长影响较小 2.2 V是低电压过放电压至0 V 导致电池膨胀容量衰减SEI 膜的过度生长消耗锂离子 5.0 V是高电压放电至2.2 V 电池内阻及容量影响较小CO2等气体的生成导致电池膨胀；容量衰减是因为过放电时铜箔被氧化成铜离子,充放电效率降低0 V是过低电压

2.2 不合理温度区间

充电制度分为四种不同情况，如表1所示。

2.1介入组术中出血量、手术时间、住院时间均显著低于腹腔镜组,各观察指标比较均存在统计学差异(p<0.05)。见表1。

在我国，李连兴等人[4]以LiCoO2作为电池体系，研究了温度区间的变化对锂离子电池容量衰减造成的影响，研究表明，循环次数会影响电池容量，其界限分别是循环0-150次和循环300次后。在循环次数未达到150次，温度为60℃时，锂离子电池表现出较高的充放电容量，其额定电容量和常温下的容量低于此时充放电容量，这是因为高温时电解液黏度较低，离子传质速度较快；在循环次数到达300次之后，导致温度升高，电池电化学极化突然增加，造成锂离子电池在充放电过程中容量损失加剧。综上所述，不合理的温度区间对锂离子电池的使用寿命有很大影响。

就在那一刹，我不知怎么突然间想到了两个月前掉在腹中的那颗假牙，连忙说：老婆，你忘没忘两个月前我掉过一颗假牙，我气管里能不能是那颗假牙？老婆说：我哪知道。都两个多月了，你没屙出来吗？我说：我上完卫生间，就直接冲马桶了，也没注意瞅过呀。老婆说：你也太粗心了，自己的事儿都不知道用心。你快去问问段主任呀。

2.3 不合理压力范围

Cannarella J等[5]对电池中机械应力进行研究，结果发现，在充放电状态下对电池施加压力，其范围为0.1～3 MPa，应力因充电而增加，因放电而减小。拆卸不同压力状态下的电池，低压应力对电池性能基本无影响；但高压应力则不然，隔膜因挤压遭到不同程度的损坏，并且随着压力上升负极覆盖膜增多，可供电池循环的Li+越来越少，电池容量衰退也越来越严重。

3 结论

高性能、低污染的“绿色电池”锂离子电池逐渐走进了人们的视野，但锂离子电池的寿命会因不良充放电制度、不合理温度区间及不合理压力范围等因素而受到影响。不良充放电制度会导致负极锂沉积、电解液分解、电阻变大、热失控等问题；不合理温度区间会对电解液分解、锂离子扩散系数、电化学阻抗等因素产生不可忽略的影响；不合理压力范围会致使容量衰减越来越严重。针对这三种影响因素，科学家们建立数据库，全面分析并确定影响容量衰减的主要外部因素，筛选出不受影响的主要材料进行容量恢复或再回收利用，用于后续锂离子电池的组装。

参考文献

[1]ErolS,Orazem M E,MullerR P.Influence of overcharge and overdischarge on the impedance response of LiCoO2||C batteries [J].Journalofpower sources,2014,270:92-100.

[2]Shi W,Hu X S,Wang J L,et al.Analysis of thermal aging paths for large format LiFePO4/ graphite battery [J].Electrochimica acta,2016,196:13-23.

[3]Cui Y Z,Du C Y,Gao Y Z,et al.Recovery strategy and mechanism of aged lithiumion batteries after shallow depth of discharge at elevated temperature[J].ACS applied materials&interfaces,2016,8(8):5234-5242.

[4]杨鹏.锂电池高温容量衰减的研究[D].上海:上海交通大学2013.

[5]Cannarella J,Aanold C B.Stress evolution and capacity fade in constrained lithium-ion pouch cells[J].Journal of power sources,2014,245:745-751.