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自放電原因解析

鉅大鋰電  |  點(diǎn)擊量:0  |  2020年11月16日  

注意電解液的兼容性,天然石墨的特性,大家都知道。低壓,我相信是很多鋰電技術(shù)和銷售人員都會(huì)面對(duì)的客訴;電池低壓,很大一部分都來(lái)自電芯內(nèi)部的自放電過(guò)大,其簡(jiǎn)單定義為:


電池的電壓在存儲(chǔ)過(guò)程中下降的很快,一般的廠家都是用每天電壓下降了多少mV來(lái)衡量,單位便是mV/天,好的電池一天壓降不會(huì)超過(guò)2mV;


還有一些廠家采用的是K值計(jì)算方法,也就是mV/h,一個(gè)小時(shí)電壓下降了多少mV,好的電池K值一般都在0.08mV/h以內(nèi)。


引起自放電過(guò)大的原因有二:物理微短路和化學(xué)反應(yīng)。


1、物理微短路


引起物理微短路的情況很多,分為如下幾種:


a、粉塵和毛刺


很多廠家自放電大的電池拆開(kāi)來(lái)都會(huì)在隔膜上發(fā)現(xiàn)黑點(diǎn),中間位置占多數(shù)的便是粉塵擊穿,邊緣位置占多數(shù)的便是毛刺,這個(gè)比較好辨別;


b、正極金屬雜質(zhì)


為什么要將這個(gè)歸入到這一類,其實(shí)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),也造成了物理微短路;


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。


c、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(jiàn)這樣的情況;


d、輔材的金屬雜質(zhì)


例如膠紙


2、化學(xué)反應(yīng)


a、水分


群里有位朋友給出了一個(gè)文獻(xiàn)解釋: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,水分在整個(gè)電池里面是個(gè)催化劑,會(huì)生成很強(qiáng)路易斯酸,從而不停的腐蝕SEI膜,消耗鋰源而引起電池低壓。


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膜沒(méi)有形成好


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;


發(fā)生比例最多的低壓,還是因?yàn)榉蹓m和毛刺引起的,這方面的控制大家都會(huì)說(shuō),但是操作起來(lái)卻相對(duì)比較麻煩:


比如:配方的優(yōu)化,尤其是那些追求高性能的配方,本身就采用了BET較大的材料,再加入了很多的導(dǎo)電劑,掌握性能和脫粉之間的平衡是需要大量的研究的;


車間粉塵的控制,很多廠家管理層比較重視,但是實(shí)際到執(zhí)行層面卻不行了。


再回答一下上篇帖子里壇友提到的一些問(wèn)題:


1、水分在化成階段就分解了,為啥還會(huì)引起低壓


確實(shí)水分會(huì)在化成階段分解,但是其產(chǎn)物,譬如和鋰鹽反應(yīng)生成的POF3,PF5等等,會(huì)在后續(xù)的充放電過(guò)程中,再度聚首反應(yīng)生成水,也就是說(shuō),化成前引入的水分,有一份是一種催化劑,不停的在電池里面反應(yīng),我們也曾經(jīng)做過(guò)一個(gè)實(shí)驗(yàn),注液后特意漏空45min,發(fā)覺(jué)自放電率確實(shí)要快很多。


2、金屬離子怎么引起短路


不管是負(fù)極還是正極,都有可能引起短路,因?yàn)槎际且粯拥臋C(jī)理,正極含有的話,充電就會(huì)沉積到負(fù)極或者隔膜上;負(fù)極上面的也一樣,如果是金屬離子,注液后就離子化了,充電時(shí)同樣會(huì)沉積在負(fù)極或者隔膜上,有些時(shí)候我們會(huì)發(fā)現(xiàn)負(fù)極析銅,也就是負(fù)極的銅發(fā)生了離子化而沉積在負(fù)極表面。


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