鋰電池自放電影響因素是什么？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-07-15 15:01
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一、自放電的影響因素
電池的自放電現(xiàn)象是指電池處于開路擱置時，其容量自發(fā)損耗的現(xiàn)象，也稱為荷電保持能力。自放電一般可分為兩種 ：可逆自放電和不可逆自放電。損失容量能夠可逆得到補償?shù)臑榭赡孀苑烹?，其原理跟電池正常放電反應相似。損失容量無法得到補償?shù)?自放電為不可逆自放電，其主要原因是電池內(nèi)部發(fā)生了不可逆反應 ，包括正極與電解液反應、負極與電解液反應、電解液自帶雜質引起的反應，以及制成時所攜帶雜質造成的微短路引起的不可逆反應等。自放電的影響因素如下文所述。
1 正極材料
正極材料的影響主要是正極材料過渡金屬及雜質在負極析出導致內(nèi)短路，從而增加鋰電池的自放電。Yah-Mei Teng等人研究了兩種LiFePO4正極材料的物理及電化學性能。研究發(fā)現(xiàn)原材料中以及充放電過程中產(chǎn)生鐵雜質含量高的電池其自放電率高，穩(wěn)定性差，原因是鐵在負極逐漸還原析出，刺穿隔膜，導致電池內(nèi)短路，從而造成較高的自放電。
2 負極材料
負極材料對自放電的影響主要是由于負極材料與電解液發(fā)生的不可逆反應。早在2003年，Aurbach等人就提出了電解液被還原而釋放出氣體，使石墨部分表面暴露在電解液中。在充放電過程中，鋰離子嵌人和脫出時，石墨層狀結構容易遭到破壞，從而導致較大自放電率。
3 電解液
電解液的影響主要表現(xiàn)為：電解液或雜質對負極表面的腐蝕；電極材料在電解液中的溶解；電極被電解液分解的不溶固體或氣體覆蓋，形成鈍化層等。目前，大量科研工作者致力于開發(fā)新的添加劑來抑制電解液對自放電的影響。Jun Liu等人在NCM111電池電解液中添加VEC等添加劑，發(fā)現(xiàn)電池高溫循環(huán)性能提高，自放電率普遍下降。其原因是這些添加劑可以改善SEI膜，從而保護電池負極。
4 存儲狀態(tài)
存儲狀態(tài)一般的影響因素為存儲溫度和電池SOC。一般來說，溫度越高，SOC越高，電池的自放電越大。Takashi等在靜置條件下對磷酸鐵鋰電池進行容量衰減實驗。結果表明隨溫度的升高，容量保持率隨擱置時間逐漸降低，電池自放電率升高。
劉云建等人采用商品化的錳酸鋰動力電池，發(fā)現(xiàn)隨著電池荷電態(tài)的增加，正極的相對電位越來越高，其氧化性也越來越強；負極的相對電位越來越低，其還原性也越來越強，兩者均可加速Mn析出，導致自放電率增大。
5 其他因素
影響電池自放電率的因素眾多，除以上介紹的幾種外，主要還存在以下方面：在生產(chǎn)過程中，分切極片時產(chǎn)生的毛刺，由于生產(chǎn)環(huán)境問題而在電池中引入的雜質，如粉塵，極片上的金屬粉末等，這些均可能會造成電池的內(nèi)部微短路；外界環(huán)境潮濕、外接線路絕緣不徹底、電池外殼隔離性差等造成的電池存儲時有外接電子回路，從而導致自放電；長時間的存放過程中，電極材料的活性物質與集流體的粘結失效，導致活性物質的脫落和剝離等導致容量降低，自放電增大。以上的每一個因素或者多個因素的組合均可造成鋰電池的 自放電行為 ，這對自放電原因查找及估測電池的存儲性能造成困難。
