引起鋰電池自放電是什么原因？
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2022-02-12 20:39
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引起鋰電池自放電過(guò)大的原因有二：物理微短路和化學(xué)反應(yīng)。下面將對(duì)兩個(gè)原因進(jìn)行分析：
1、物理微短路
物理微短路是造成鋰電池低壓的直接原因，其直接表現(xiàn)是電池在常溫、高溫存儲(chǔ)一段時(shí)間后，電池電壓低于正常截止電壓。與化學(xué)反應(yīng)引起自放電相比，物理微短路引起的自放電是不會(huì)造成鋰電池容量不可逆的損失的。引起物理微短路的情況很多，分為如下幾種：
a、粉塵和毛刺
我們將微短路的電池拆開，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)電池的隔膜上會(huì)出現(xiàn)黑點(diǎn)。如果黑點(diǎn)的位置處于隔膜中間，那么便大概率是粉塵擊穿。如果黑點(diǎn)處于邊緣位置占多數(shù)，便是極片分切過(guò)程中產(chǎn)生的毛刺引起的，這兩點(diǎn)比較好辨別。
b.正負(fù)極的金屬雜質(zhì)
在電池中，金屬雜質(zhì)發(fā)生化學(xué)和電化學(xué)腐蝕反應(yīng)，溶解到電解液中：
M→Mn++ne-；
此后，Mn+遷移到負(fù)極，并發(fā)生金屬沉積：
Mn++ne-→M；
隨著時(shí)間的增加，金屬枝晶在不斷生長(zhǎng)，最后穿透隔膜，導(dǎo)致正負(fù)極的微短路，不斷消耗電量，導(dǎo)致電壓降低。
①正極金屬雜質(zhì)
正極的金屬雜質(zhì)經(jīng)過(guò)充電反應(yīng)后，也是擊穿隔膜，在隔膜上形成黑點(diǎn)，造成了物理微短路。一般來(lái)說(shuō)，只要是金屬雜質(zhì)，都會(huì)對(duì)電池自放電產(chǎn)生較大影響，一般是金屬單質(zhì)影響最大。據(jù)部分文獻(xiàn)所述，影響排序如：Cu＞Zn＞Fe＞Fe2O3。比如很多正極鐵鋰材料就會(huì)面臨自放電過(guò)大的問(wèn)題，也就是鐵雜質(zhì)超標(biāo)引起的。
②負(fù)極金屬雜質(zhì)
由于原電池的形成，負(fù)極金屬雜質(zhì)會(huì)游離出來(lái)，在隔膜處沉積而造成隔膜導(dǎo)通，形成物理微短路，國(guó)內(nèi)某些低端的負(fù)極材料經(jīng)常會(huì)遇見這樣的情況。負(fù)極漿料中的金屬雜質(zhì)對(duì)自放電的影響力不及正極中的金屬雜質(zhì)，其中Cu、Zn對(duì)自放電影響較大。
c、輔材的金屬雜質(zhì)
例如CMC、膠帶中的金屬雜質(zhì)
2、化學(xué)反應(yīng)
a、水分
水分造成電解液分解，釋放出大量的電子，電子再嵌入到正極氧化結(jié)構(gòu)中，從而引起正極電位下降，造成低壓；
另外，當(dāng)電池中有H2O存在時(shí)，其會(huì)與LiPF6反應(yīng)，生產(chǎn)HF等腐蝕性氣體；同時(shí)與溶劑等反應(yīng)產(chǎn)生CO2等氣體引起電池膨脹；HF會(huì)與電池中眾多物質(zhì)如SEI主要成分反應(yīng)，破壞SEI膜；生成CO2和H2O等；CO2引起電池膨脹，重新生成的H2O又參與LiPF6、溶劑等反應(yīng)，形成惡性鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。
SEI膜破壞的后果：1）、溶劑進(jìn)入石墨層中與LixC6反應(yīng)，引起不可逆容量損失；2）、破壞的SEI修復(fù)則要消耗Li+和溶劑等，進(jìn)一步造成不可逆容量損失。
b、電解液溶劑
某些電解液溶劑加入后會(huì)引起電池的電壓下降過(guò)快，之前我嘗試過(guò)一款溶劑，加入后離子電導(dǎo)提升效果明顯，但是自放電率比正常的溶劑快了3倍。
可能的機(jī)理：這些溶劑不耐氧化，在存儲(chǔ)過(guò)程中發(fā)生緩慢的化學(xué)反應(yīng)，消耗容量而使得電壓下降。
c、SEI膜不穩(wěn)定
在存放過(guò)程中，由于倉(cāng)庫(kù)具有一定的溫度，所以引起SEI膜的脫落和重新反應(yīng)，造成電池脹氣、低壓等。
d、封裝不良
極耳位置過(guò)封，可能造成極耳腐蝕而消耗鋰源低壓。其他位置過(guò)封，可能電解液透過(guò)CPP層腐蝕鋁箔，而造成鋁塑膜穿孔，進(jìn)入水分造成低壓脹氣。
很多時(shí)候，脹氣和低壓是一起出現(xiàn)的，這個(gè)時(shí)候往往都比較嚴(yán)重了，電池最終就會(huì)報(bào)廢。
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