行業(yè)：電源適配器  刷新日期:2021年06月02日  發(fā)布日期:2017年11月09日  本站網(wǎng)址：xtlyd.cn

　　　首先我們來講講自放電的影響,簡單來說自放電就是導致電池儲存過程容量下降,用幾個實例來講講自放電過大造成的問題,例如汽車停車時間過久,啟動不了;或者電池入庫前電壓等一切正常,待出貨時發(fā)現(xiàn)低電壓甚至零電壓;甚至是夏天車載GPS放在車上,過段時間使用感覺電量或使用時間明顯不足,甚至伴隨電池發(fā)鼓.還或者是金屬雜質(zhì)類型自放電導致隔膜孔徑堵塞,甚至刺穿隔膜造成局部短路,危及電池安全.這些就是自放電導致的影響.

　　　目前鋰電池在類似于筆記本,數(shù)碼相機,數(shù)碼攝像機等各種數(shù)碼設(shè)備中的使用越來越廣泛,另外,在汽車,移動基站,儲能電站等當中也有廣闊的前景.在這種情況下,電池的使用不再像手機中那樣單獨出現(xiàn),而更多是以串聯(lián)或并聯(lián)的電池組的形式出現(xiàn).電池組的容量和壽命不僅與每一個單個電池有關(guān),更與每個電池之間的一致性有關(guān).

　　　不好的一致性將會極大拖累電池組的表現(xiàn).自放電的一致性是影響因素的一個重要部分,自放電不一致的電池在一段時間儲存之后SOC會發(fā)生較大的差異,會極大地影響它的容量和安全性.對其進行研究,有助于提高我們的電池組的整體水平,獲得更高的壽命,降低產(chǎn)品的不良率.

　　　電池開路時,不發(fā)生以上反應(yīng),但電量依然會降低,這主要是由于電池自放電所造成.造成自放電的原因主要有:

　　　a.電解液局部電子傳導或其它內(nèi)部短路引起的內(nèi)部電子泄露.

　　　b.由于電池密封圈或墊圈的絕緣性不佳或外部鉛殼之間的電阻不夠大（外部導體,濕度）而引起的外部電子泄露.

　　　c.電極/電解液的反應(yīng),如陽極的腐蝕或陰極由于電解液、雜質(zhì)而被還原.

　　　d.電極活性材料局部分解.

　　　e.由于分解產(chǎn)物（不溶物及被吸附的氣體）而使電極鈍化.

　　　f.電極機械磨損或與集流體間電阻變大.

　　　鋰電池由于受到電解液適配性、石墨負極特性、裝配不一致等原因,常常會在使用或存放過程中出現(xiàn)電壓下降的現(xiàn)象.電壓下降,很大一部分原因是電芯自身的自放電引起的.

　　　電池自放電大小可以用兩種形式來表示:一是用每天電壓下降了多少mV來衡量,單位便是mV/天,好的電池一天壓降不會超過2mV;另外一種也是常用的K值表示法,即單位時間內(nèi)壓降多少,也就是mV/h,一個小時電壓下降了多少mV,好的電池K值一般都在0.08mV/h以內(nèi).

　　　K=OCV2-OCV1/△T

　　　一、引起自放電的原因.

　　　引起鋰電池自放電過大的原因有二:物理微短路和化學反應(yīng).下面將對兩個原因進行分析:

　　　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、高溫存儲一段時間后,電池電壓低于正常截止電壓.與化學反應(yīng)引起自放電相比,物理微短路引起的自放電是不會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)電池的隔膜上會出現(xiàn)黑點.如果黑點的位置處于隔膜中間,那么便大概率是粉塵擊穿.如果黑點處于邊緣位置占多數(shù),便是極片分切過程中產(chǎn)生的毛刺引起的,這兩點比較好辨別.

　　　b.正負極的金屬雜質(zhì)

　　　在電池中,金屬雜質(zhì)發(fā)生化學和電化學腐蝕反應(yīng),溶解到電解液中:

　　　M→Mn++ne-;

　　　此后,Mn+遷移到負極,并發(fā)生金屬沉積:

　　　Mn++ne-→M;

　　　隨著時間的增加,金屬枝晶在不斷生長,最后穿透隔膜,導致正負極的微短路,不斷消耗電量,導致電壓降低.

　　　①正極金屬雜質(zhì)

　　　正極的金屬雜質(zhì)經(jīng)過充電反應(yīng)后,也是擊穿隔膜,在隔膜上形成黑點,造成了物理微短路.一般來說,只要是金屬雜質(zhì),都會對電池自放電產(chǎn)生較大影響,一般是金屬單質(zhì)影響最大.據(jù)部分文獻所述,影響排序如:Cu＞Zn＞Fe＞Fe2O3.比如很多正極鐵鋰材料就會面臨自放電過大的問題,也就是鐵雜質(zhì)超標引起的.

　　?、谪摌O金屬雜質(zhì)

　　　由于原電池的形成,負極金屬雜質(zhì)會游離出來,在隔膜處沉積而造成隔膜導通,形成物理微短路,國內(nèi)某些低端的負極材料經(jīng)常會遇見這樣的情況.負極漿料中的金屬雜質(zhì)對自放電的影響力不及正極中的金屬雜質(zhì),其中Cu、Zn對自放電影響較大.

　　　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,當電池中有H2O存在時,其會與LiPF6反應(yīng),生產(chǎn)HF等腐蝕性氣體;同時與溶劑等反應(yīng)產(chǎn)生CO2等氣體引起電池膨脹;HF會與電池中眾多物質(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),形成惡性鏈式反應(yīng).

　　　SEI膜破壞的后果:

　　　1）、溶劑進入石墨層中與LixC6反應(yīng),引起不可逆容量損失;

　　　2）、破壞的SEI修復則要消耗Li+和溶劑等,進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引起電池的電壓下降過快,之前我嘗試過一款溶劑,加入后離子電導提升效果明顯,但是自放電率比正常的溶劑快了3倍,可能的機理:這些溶劑不耐氧化,在存儲過程中發(fā)生緩慢的化學反應(yīng),消耗容量而使得電壓下降.

　　　c、SEI膜不穩(wěn)定

　　　在存放過程中,由于倉庫具有一定的溫度,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

　　　極耳位置過封,可能造成極耳腐蝕而消耗鋰源低壓.其他位置過封,可能電解液透過CPP層腐蝕鋁箔,而造成鋁塑膜穿孔,進入水分造成低壓脹氣.很多時候,脹氣和低壓是一起出現(xiàn)的,這個時候往往都比較嚴重了,電池最終就會報廢.

　　　二、自放電的控制

　　　鋰電池自放電會降低產(chǎn)品品質(zhì),降低客戶滿意度,那么怎樣應(yīng)對電池自放電？可以從以下幾個方面來做:

　　　1、嚴格控制粉塵的引入.

　　　發(fā)生比例最多的電池低壓,還是因為粉塵和毛刺引起的,怎樣控制粉塵的引入是個非常重要也困難的任務(wù).車間粉塵的控制,很多廠家管理層比較重視,但是在實際層面又常常會忽視.

　　　一方面是廠房設(shè)計要合理.極片制造工序所在區(qū)域,對粉塵的控制不是特別嚴格,尤其是漿料制備區(qū)域,但是在鋰電池組裝過程中就要嚴防粉塵雜質(zhì)的進入.廠房設(shè)計上就要將不同區(qū)域嚴格區(qū)分開來,并做好隔離防護.

　　　二是做好操作區(qū)域的5S工作.有著良好的習慣和較高的5S素養(yǎng)能夠提高產(chǎn)品的良品率.例如,在工作前清掃干凈確保沒有粉塵,操作完畢后清理設(shè)備不殘留雜質(zhì)等.

　　　2、提高極片制造工藝.

　　　毛刺也是造成鋰電池自放電的罪魁禍首,毛刺主要是在極片分切中形成的,形成毛刺的原因有多項:

　　　（1）正負極漿料的原材料選了BET較大的材料,再加入了很多的導電劑,導致活物質(zhì)、導電劑等顆粒粘接不牢,出現(xiàn)毛刺.那么就要選擇合適的材料,改善漿料制備、涂覆等工藝,確保極片不會掉粉、產(chǎn)生毛刺.

　　　（2）切片刀具沒有及時更換,引起的毛刺產(chǎn)生.熟悉切刀壽命,根據(jù)使用情況,及時進行更換.

　　　3、原料品質(zhì)管理與控制.

　　　在上文中也說到了正負極材料中金屬雜質(zhì)也是鋰電池自放電的原因之一,那么就需要加強公司對來料的檢驗,以確保來料符合標準,否則會造成很大的損失.同時,也要加強對原材料的品質(zhì)控制,防止在存放過程中雜質(zhì)、水分的引入而引起失效.

　　　4、環(huán)境控制.

　　　在環(huán)境控制上,不僅要控制環(huán)境中的粉塵顆粒數(shù)量,更要控制關(guān)鍵步驟的水分含量,防止水分含量超標對鋰電池品質(zhì)造成不良影響.

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