一、自放電的分類:? ? ? ?從自放電對(duì)電池的影響,可能將自放電分為兩種:?jiǎn)适萘靠赡芸赡娴玫綇浹a(bǔ)的自放電;喪失容量無(wú)奈可逆彌補(bǔ)的自放電。依照這兩種分類,咱們可能大概輪廓性的給出一些自放電的起因。二次電池都存在自放電景象,電壓高而自放電率又低,是聚合物鋰電池的一個(gè)賣點(diǎn)。什么是自放電?初始具備一定電量的電池,在劃定環(huán)境下開路擱置一段時(shí)光,因?yàn)榉N種起因電量會(huì)喪失一局部。電池保有盡可能多的電量不喪失的才干,是電池的荷電堅(jiān)持才干,而殘余電量與原有電量的比,就是自放電率。?
二、自放電的起因:? ? ? 1.造成可逆容量喪失的起因:可逆容量喪失的起因是產(chǎn)生了可逆放電反應(yīng),原理跟電池畸形放電反應(yīng)一致。不同點(diǎn)是畸形放電電子途徑為外電路、反應(yīng)速度很快;自放電的電子途徑是電解液、反應(yīng)速度很慢。? ? ? ?2.造成不可逆容量喪失的起因:當(dāng)電池內(nèi)部產(chǎn)生了不可逆反應(yīng)時(shí),所造成的容量喪失即為不可逆容量喪失的。所產(chǎn)生不可逆反應(yīng)的類型重要包含:A:正與電解液產(chǎn)生的不可逆反應(yīng)(重要產(chǎn)生于錳酸鋰、鎳酸鋰這兩種易產(chǎn)生結(jié)構(gòu)缺點(diǎn)的資料,例如錳酸鋰正與電解液中鋰離子的反應(yīng):LiyMn2O4 xLi xe-→Liy xMn2O4等);? ? ? B:負(fù)資料與電解液產(chǎn)生的不可逆反應(yīng)(化成時(shí)形成的SEI膜就是為了維護(hù)負(fù)不受電解液的腐化,負(fù)與電解液可能產(chǎn)生的反應(yīng)為:LiyC6→Liy-xC6 xLi x等);? ? ? C:電解液自身所帶雜質(zhì)引起的不可逆反應(yīng)(例如溶劑中CO2可能產(chǎn)生的反應(yīng):2CO2+2e-+2Li+→Li2CO3+CO;溶劑中O2產(chǎn)生的反應(yīng):1/2O2 2e- 2Li →Li2O)。類似的反應(yīng)不可逆的消耗了電解液中的鋰離子,進(jìn)而喪失了電池容量。? ? ? D:制成時(shí)雜質(zhì)造成的微短路所引起的不可逆反應(yīng)。這一景象是造成個(gè)別電池自放電偏大的重要起因??諝庵械姆蹓m或者制成時(shí)片、隔閡沾上的金屬粉末都會(huì)造成內(nèi)部微短路。生產(chǎn)時(shí)的無(wú)塵是做不到的,當(dāng)粉塵不足以達(dá)到刺穿隔閡進(jìn)而使正負(fù)短路接觸時(shí),其對(duì)電池的影響并不大;然而當(dāng)粉塵重大到刺穿隔閡這個(gè) ;度 ;時(shí),對(duì)電池的影響就會(huì)十明顯顯。因?yàn)橛惺欠翊檀└糸u這個(gè) ;度 ;的存在,因此在測(cè)試大量電池自放電率時(shí),經(jīng)常會(huì)發(fā)明大局部電池的自放電率都集中在一個(gè)不大的范疇內(nèi),而只有小局部電池的自放電明顯偏高且散布離散,這些應(yīng)當(dāng)就是隔閡被刺穿的電池。?
三、自放電的測(cè)試方法:? ? ? 1.丈量電池?cái)R置一段時(shí)光后的容量喪失:自放電研究的本初目標(biāo)就是研究電池?cái)R置后的容量喪失。然而,以下起因造成測(cè)試容量喪失在履行上艱苦重重:?A.充電進(jìn)程中的不可逆水平過(guò)大,即便充電后立刻進(jìn)行放電,放電容量/充電容量值都很難保障在±0.5%以內(nèi)。如此大的誤差,就請(qǐng)求測(cè)試之間的擱置時(shí)光必須十分長(zhǎng)。而這很顯然不合乎日常生產(chǎn)的須要。B.測(cè)試容量時(shí)須要大量電力跟人力物力,進(jìn)程龐雜且增加了本錢?;谝陨蟽蓚€(gè)考慮,個(gè)別不會(huì)將 ;丈量擱置后放電容量對(duì)比之前充電容量的喪失 ;來(lái)作為電池的自放電標(biāo)準(zhǔn)。舉個(gè)例子:電池充好電-->靜置2周-->測(cè)一下電壓-->再靜置一周-->再測(cè)電壓-->再靜置-->再測(cè)電壓……如此輪回基本要要等4到12周。而這僅僅只是丈量一塊電池罷了,電池廠商一批次要丈量N多個(gè)電池。除了時(shí)光本錢外,還須要一個(gè)大庫(kù)房去寄存如此多的電池。? 2.丈量一段時(shí)光內(nèi)的K值:衡量自放電水平的一個(gè)十分重要的指標(biāo)K值=△OCV/△t。K值常見單位為mV/d,當(dāng)然這跟廠子自己的標(biāo)準(zhǔn)(或者廠子老大的個(gè)人喜好)、電池自身的機(jī)能、丈量前提等有關(guān)。丈量?jī)纱坞妷罕P算K值的方法更為簡(jiǎn)便且誤差更小,因此K值是衡量電池自放電的通例性方法。? ? ? ?
四、自放電的影響因素:影響自放電率的先天因素開路放置的電池為什么會(huì)喪失電荷?先天的影響重要來(lái)自于電池內(nèi)部電化學(xué)資料喪失跟電芯內(nèi)部短路。電芯資料的喪失為不可逆反應(yīng),造成電芯容量的喪失,喪失的多少,是容量恢復(fù)機(jī)能的體現(xiàn);短路造成的電量喪失,消耗了當(dāng)前電量,容量不受這局部反應(yīng)的影響。容量喪失帶來(lái)的電量喪失(不可逆)與單純的電量喪失(可逆)的跟,是自放電量。1 電化學(xué)資料的副反應(yīng)資料副反應(yīng)重要產(chǎn)生在三個(gè)局部,正資料、負(fù)資料跟電解液。正資料,重要是各類鋰的化合物,其始終與電解液存在著微量的反應(yīng),環(huán)境前提不同,反應(yīng)的激烈水平也不同。正資料與電解液反應(yīng)生成不溶產(chǎn)物,使得反應(yīng)不可逆。參加反應(yīng)的正資料,失去了原來(lái)的結(jié)構(gòu),電池失去相應(yīng)電量跟永恒容量。負(fù)資料,石墨負(fù)原本就具備與電解液反應(yīng)的才干,在化成進(jìn)程中,反應(yīng)產(chǎn)物SEI膜附著在電名義,才使得電與電解液結(jié)束了激烈的反應(yīng)。但透過(guò)SEI膜的缺點(diǎn),這個(gè)反應(yīng)也始終在少量進(jìn)行。電解液與負(fù)的反應(yīng),同時(shí)消耗電解液中的鋰離子跟負(fù)資料。反應(yīng)帶來(lái)電量喪失的同時(shí),也帶來(lái)電池可用容量的喪失。電解液,電解液除了與正負(fù)反應(yīng),還與自身材質(zhì)中的雜質(zhì)反應(yīng),與正負(fù)資料中的雜質(zhì)反應(yīng),這些反應(yīng)均會(huì)生成不可逆的產(chǎn)物,使得鋰離子總量減少,也是電池可用容量喪失的起因。2? 內(nèi)部短路電池在生產(chǎn)制造進(jìn)程中,不可避免的混入一些灰塵雜質(zhì),這些雜質(zhì)屬性龐雜,有些雜質(zhì)可能造成正負(fù)的略微導(dǎo)通,使得電荷中跟,電量受損。集流體的尺寸偏差跟加工毛刺,也可能導(dǎo)通正負(fù)。在電芯生命初期,只表示為自放電較高,而時(shí)光越長(zhǎng),其造成正負(fù)范圍短路的可能性越大,是電池?zé)崾Э氐囊粋€(gè)重要成因。3? 隔閡缺點(diǎn)隔閡原來(lái)的功能是隔離正負(fù),使得只有鋰離子通過(guò)而電子無(wú)奈通過(guò)。假如隔閡品質(zhì)呈現(xiàn)問題,屏障的作用不能畸形施展。一點(diǎn)渺小的缺點(diǎn),也會(huì)對(duì)自放電率產(chǎn)生明顯的影響。??影響自放電率的后天因素不同的利用環(huán)境,利用狀況以及生命階段,電池的自放電率也會(huì)有所不同。
1. 溫度環(huán)境溫度越高,電化學(xué)資料的活性越高,前文匯總提及的正資料、負(fù)資料、電解液等參加的副的反應(yīng)會(huì)更激烈,在雷同的時(shí)光段內(nèi),造成更多的容量喪失。
2. 外部短路開路放置的電池,其外部短路重要受到空氣沾染水平跟空氣濕度的影響。正規(guī)的電池自放電特點(diǎn)測(cè)試試驗(yàn),都會(huì)嚴(yán)格請(qǐng)求實(shí)驗(yàn)室環(huán)境以及濕度范疇,就是這個(gè)起因。高的空氣濕度會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)電率回升。而空氣沾染重要指,沾染物中可能含有導(dǎo)電性顆粒,空氣的導(dǎo)電率會(huì)因此回升。3.? 荷電量研究人員專門對(duì)比過(guò)荷電量對(duì)自放電率的影響,總體趨勢(shì)是,荷電量越高,自放電率越高?;镜睦斫猓呻娏吭礁?,表示正電勢(shì)越高,負(fù)電勢(shì)越低。這樣正氧化性越強(qiáng),負(fù)還原性越強(qiáng),副反應(yīng)就越激烈。
4. 時(shí)光在同樣電量跟容量的損生效力下,時(shí)光越長(zhǎng),喪失的電量跟容量也就越多。但自放電機(jī)能個(gè)別是用作不同電芯進(jìn)行比較的指標(biāo),都會(huì)比 ;自放電率 ;也就是雷同前提前提,雷同時(shí)光下,進(jìn)行比較,所以時(shí)光的作用只能說(shuō)是影響 ;自放電量 ;。
5. SEI膜的老化隨著電池輪回利用的一直增加,SEI膜的均勻性跟致密性都會(huì)有所轉(zhuǎn)變。逐步老化的SEI膜對(duì)負(fù)的維護(hù)逐步呈現(xiàn)漏洞,使得負(fù)與電解液的接觸越來(lái)越多,副反應(yīng)增加。出于雷同的起因,不同品質(zhì)的SEI膜,在電池生命初期也會(huì)帶來(lái)不同的自放電率。因此,把自放電率作為SEI膜品質(zhì)的一個(gè)表征,經(jīng)常在生產(chǎn)中利用;而改良自放電率的手段之一,就是增加增加劑,進(jìn)步SEI膜品質(zhì)。
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