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关于聚合物锂电池的自放电详解

来源:云更新 时间:2021-09-16 09:13:44 浏览次数:

一、自放电的分类:       从自放电对电池的影响,可能将自放电分为两种:丧失容量可能可逆得到弥补的自放电;丧失容量无奈可逆弥补的自放电。依照这两种分类,咱们可能大概轮廓性的给出一些自放电的起因。二......

一、自放电的分类:       从自放电对电池的影响,可能将自放电分为两种:丧失容量可能可逆得到弥补的自放电;丧失容量无奈可逆弥补的自放电。依照这两种分类,咱们可能大概轮廓性的给出一些自放电的起因。二次电池都存在自放电景象,电压高而自放电率又低,是聚合物锂电池的一个卖点。什么是自放电?初始具备一定电量的电池,在划定环境下开路搁置一段时光,因为种种起因电量会丧失一局部。电池保有尽可能多的电量不丧失的才干,是电池的荷电坚持才干,而残余电量与原有电量的比,就是自放电率。 

  二、自放电的起因:      1.造成可逆容量丧失的起因:可逆容量丧失的起因是产生了可逆放电反应,原理跟电池畸形放电反应一致。不同点是畸形放电电子途径为外电路、反应速度很快;自放电的电子途径是电解液、反应速度很慢。       2.造成不可逆容量丧失的起因:当电池内部产生了不可逆反应时,所造成的容量丧失即为不可逆容量丧失的。所产生不可逆反应的类型重要包含:A:正与电解液产生的不可逆反应(重要产生于锰酸锂、镍酸锂这两种易产生结构缺点的资料,例如锰酸锂正与电解液中锂离子的反应:LiyMn2O4 xLi xe-→Liy xMn2O4等);      B:负资料与电解液产生的不可逆反应(化成时形成的SEI膜就是为了维护负不受电解液的腐化,负与电解液可能产生的反应为:LiyC6→Liy-xC6 xLi x等);      C:电解液自身所带杂质引起的不可逆反应(例如溶剂中CO2可能产生的反应:2CO2+2e-+2Li+→Li2CO3+CO;溶剂中O2产生的反应:1/2O2 2e- 2Li →Li2O)。类似的反应不可逆的消耗了电解液中的锂离子,进而丧失了电池容量。      D:制成时杂质造成的微短路所引起的不可逆反应。这一景象是造成个别电池自放电偏大的重要起因。空气中的粉尘或者制成时片、隔阂沾上的金属粉末都会造成内部微短路。生产时的无尘是做不到的,当粉尘不足以达到刺穿隔阂进而使正负短路接触时,其对电池的影响并不大;然而当粉尘重大到刺穿隔阂这个 ;度 ;时,对电池的影响就会十明显显。因为有是否刺穿隔阂这个 ;度 ;的存在,因此在测试大量电池自放电率时,经常会发明大局部电池的自放电率都集中在一个不大的范畴内,而只有小局部电池的自放电明显偏高且散布离散,这些应当就是隔阂被刺穿的电池。 

  三、自放电的测试方法:      1.丈量电池搁置一段时光后的容量丧失:自放电研究的本初目标就是研究电池搁置后的容量丧失。然而,以下起因造成测试容量丧失在履行上艰苦重重: A.充电进程中的不可逆水平过大,即便充电后立刻进行放电,放电容量/充电容量值都很难保障在±0.5%以内。如此大的误差,就请求测试之间的搁置时光必须十分长。而这很显然不合乎日常生产的须要。B.测试容量时须要大量电力跟人力物力,进程庞杂且增加了本钱。基于以上两个考虑,个别不会将 ;丈量搁置后放电容量对比之前充电容量的丧失 ;来作为电池的自放电标准。举个例子:电池充好电-->静置2周-->测一下电压-->再静置一周-->再测电压-->再静置-->再测电压……如此轮回基本要要等4到12周。而这仅仅只是丈量一块电池罢了,电池厂商一批次要丈量N多个电池。除了时光本钱外,还须要一个大库房去寄存如此多的电池。  2.丈量一段时光内的K值:衡量自放电水平的一个十分重要的指标K值=△OCV/△t。K值常见单位为mV/d,当然这跟厂子自己的标准(或者厂子老大的个人喜好)、电池自身的机能、丈量前提等有关。丈量两次电压盘算K值的方法更为简便且误差更小,因此K值是衡量电池自放电的通例性方法。       

  四、自放电的影响因素:影响自放电率的先天因素开路放置的电池为什么会丧失电荷?先天的影响重要来自于电池内部电化学资料丧失跟电芯内部短路。电芯资料的丧失为不可逆反应,造成电芯容量的丧失,丧失的多少,是容量恢复机能的体现;短路造成的电量丧失,消耗了当前电量,容量不受这局部反应的影响。容量丧失带来的电量丧失(不可逆)与单纯的电量丧失(可逆)的跟,是自放电量。1 电化学资料的副反应资料副反应重要产生在三个局部,正资料、负资料跟电解液。正资料,重要是各类锂的化合物,其始终与电解液存在着微量的反应,环境前提不同,反应的激烈水平也不同。正资料与电解液反应生成不溶产物,使得反应不可逆。参加反应的正资料,失去了原来的结构,电池失去相应电量跟永恒容量。负资料,石墨负原本就具备与电解液反应的才干,在化成进程中,反应产物SEI膜附着在电名义,才使得电与电解液结束了激烈的反应。但透过SEI膜的缺点,这个反应也始终在少量进行。电解液与负的反应,同时消耗电解液中的锂离子跟负资料。反应带来电量丧失的同时,也带来电池可用容量的丧失。电解液,电解液除了与正负反应,还与自身材质中的杂质反应,与正负资料中的杂质反应,这些反应均会生成不可逆的产物,使得锂离子总量减少,也是电池可用容量丧失的起因。2  内部短路电池在生产制造进程中,不可避免的混入一些灰尘杂质,这些杂质属性庞杂,有些杂质可能造成正负的略微导通,使得电荷中跟,电量受损。集流体的尺寸偏差跟加工毛刺,也可能导通正负。在电芯生命初期,只表示为自放电较高,而时光越长,其造成正负范围短路的可能性越大,是电池热失控的一个重要成因。3  隔阂缺点隔阂原来的功能是隔离正负,使得只有锂离子通过而电子无奈通过。假如隔阂品质呈现问题,屏障的作用不能畸形施展。一点渺小的缺点,也会对自放电率产生明显的影响。  影响自放电率的后天因素不同的利用环境,利用状况以及生命阶段,电池的自放电率也会有所不同。

  1. 温度环境温度越高,电化学资料的活性越高,前文汇总提及的正资料、负资料、电解液等参加的副的反应会更激烈,在雷同的时光段内,造成更多的容量丧失。

  2. 外部短路开路放置的电池,其外部短路重要受到空气沾染水平跟空气湿度的影响。正规的电池自放电特点测试试验,都会严格请求实验室环境以及湿度范畴,就是这个起因。高的空气湿度会导致导电率回升。而空气沾染重要指,沾染物中可能含有导电性颗粒,空气的导电率会因此回升。3.  荷电量研究人员专门对比过荷电量对自放电率的影响,总体趋势是,荷电量越高,自放电率越高。基本的理解,荷电量越高,表示正电势越高,负电势越低。这样正氧化性越强,负还原性越强,副反应就越激烈。

  4. 时光在同样电量跟容量的损生效力下,时光越长,丧失的电量跟容量也就越多。但自放电机能个别是用作不同电芯进行比较的指标,都会比 ;自放电率 ;也就是雷同前提前提,雷同时光下,进行比较,所以时光的作用只能说是影响 ;自放电量 ;。

  5. SEI膜的老化随着电池轮回利用的一直增加,SEI膜的均匀性跟致密性都会有所转变。逐步老化的SEI膜对负的维护逐步呈现漏洞,使得负与电解液的接触越来越多,副反应增加。出于雷同的起因,不同品质的SEI膜,在电池生命初期也会带来不同的自放电率。因此,把自放电率作为SEI膜品质的一个表征,经常在生产中利用;而改良自放电率的手段之一,就是增加增加剂,进步SEI膜品质。