分析鋰電池自放電的原因及控制方法
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2020-02-27 13:06
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分析了鋰電池自放電的原因及控制方法
物理微短路是鋰電池電壓偏低的直接原因。直接表現(xiàn)為電池在室溫和高溫下儲(chǔ)存一段時(shí)間后，電池電壓低于正常的截止電壓。與化學(xué)反應(yīng)引起的自放電相比，物理微短路引起的自放電不會(huì)構(gòu)成鋰電池容量的不可逆損耗。
由于電解液的適應(yīng)性、石墨負(fù)極特性、組裝不一致等原因，鋰電池在使用或儲(chǔ)存過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)電壓下降的現(xiàn)象。電壓下降的主要原因是電池本身的自放電。
電池自放電的大小可以用兩種方式來(lái)表示:一是用每天多少個(gè)mV的壓降來(lái)衡量，即mV/ day，一個(gè)好的電池一天的壓降不會(huì)超過(guò)2mV;另一個(gè)K值也常用來(lái)表示方法，即單位時(shí)間電壓降多少，即mV/h，每小時(shí)電壓降多少，一個(gè)好的電池K值一般在0.08mV/h之內(nèi)。
一、自放電原因
鋰電池過(guò)度自放電有兩個(gè)原因:物理微短路和化學(xué)反應(yīng)。分析以下兩個(gè)原因:
1. 物理微短路
物理微短路是鋰電池電壓偏低的直接原因。直接表現(xiàn)為電池在室溫和高溫下儲(chǔ)存一段時(shí)間后，電池電壓低于正常的截止電壓。與化學(xué)反應(yīng)引起的自放電相比，物理微短路引起的自放電不會(huì)構(gòu)成鋰電池容量的不可逆損耗。引起物理微短路的情況有很多，包括以下幾種:
A.灰塵和毛刺
當(dāng)我們用一個(gè)小短路拆開(kāi)電池時(shí)，我們經(jīng)常發(fā)現(xiàn)電池之間的間隙有黑點(diǎn)。如果黑點(diǎn)的方位在距離中心，那么大概率是灰塵擊穿。假如黑點(diǎn)在邊緣方位角占多數(shù)，則是極片分割過(guò)程中出現(xiàn)的毛刺造成的，這兩點(diǎn)比較好區(qū)分。
帶正極和負(fù)極的金屬雜質(zhì)
在電池中，金屬雜質(zhì)與化學(xué)和電化學(xué)腐蝕反應(yīng)并溶解到電解液中:
M→Mn+ + ne-;
之后Mn+向負(fù)極遷移，積累金屬:
Mn+ + ne-→M;
隨著時(shí)間的推移，金屬樹(shù)突不斷生長(zhǎng)，最終穿透縫隙，導(dǎo)致正極和負(fù)極的微短路，持續(xù)耗電，導(dǎo)致電壓下降。
積極的金屬雜質(zhì)
正極中的金屬雜質(zhì)在充電和反應(yīng)后也會(huì)破壞間隙，在間隙上形成黑點(diǎn)，形成物理微短路。一般來(lái)說(shuō)，只要有金屬雜質(zhì)，就會(huì)對(duì)電池的自放電攻擊產(chǎn)生較大的影響，一般是對(duì)金屬元素影響最大的。根據(jù)一些文獻(xiàn)，影響的排序如下:Cu >， Zn >， Fe > Fe2O3。例如，許多正極的鋰鐵材料會(huì)面臨過(guò)量的自放電問(wèn)題，這是由于過(guò)量的鐵雜質(zhì)造成的。
(2)金屬負(fù)雜質(zhì)
由于原電池的組成，負(fù)極中的金屬雜質(zhì)會(huì)游離，并在間隙中堆積形成間隙，形成物理短路，我國(guó)一些低端負(fù)極數(shù)據(jù)經(jīng)常遇到這種情況。陰極料漿中猜對(duì)金屬雜質(zhì)對(duì)自放電的影響小于陽(yáng)極料漿，銅、鋅對(duì)自放電的影響較大。
輔助材料的金屬雜質(zhì)
如CMC、帶金屬雜質(zhì)
