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自放電原因解析

鉅大鋰電  |  點擊量: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和銷售人員都會面對的客訴;電池低壓,很大一部分都來自電芯內部的自放電過大,其簡單定義為:


電池的電壓在存儲過程中下降的很快,一般的廠家都是用每天電壓下降了多少mV來衡量,單位便是mV/天,好的電池一天壓降不會超過2mV;


還有一些廠家采用的是K值計算方法,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。


引起自放電過大的原因有二:物理微短路和化學反應。


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來都會在隔膜上發(fā)現黑點,中間位置占多數的便是粉塵擊穿,邊緣位置占多數的便是毛刺,這個比較好辨別;


b、正極金屬雜質


為什么要將這個歸入到這一類,其實正極的金屬雜質經過充電反應后,也是擊穿隔膜,在隔膜上形成黑點,也造成了物理微短路;


比如很多正極鐵鋰材料就會面臨自放電過大的問題,也就是鐵雜質超標引起的。


c、負極金屬雜質


由于原電池的形成,負極金屬雜質會游離出來,在隔膜處沉積而造成隔膜導通,形成物理微短路,國內某些低端的負極材料經常會遇見這樣的情況;


d、輔材的金屬雜質


例如膠紙


2、化學反應


a、水分


群里有位朋友給出了一個文獻解釋: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構中,從而引起正極電位下降,造成低壓;


另外,水分在整個電池里面是個催化劑,會生成很強路易斯酸,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,消耗容量而使得電壓下降。


c、SEI膜沒有形成好


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,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的,這個時候往往都比較嚴重了;


發(fā)生比例最多的低壓,還是因為粉塵和毛刺引起的,這方面的控制大家都會說,但是操作起來卻相對比較麻煩:


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題:


1、水分在化成階段就分解了,為啥還會引起低壓


確實水分會在化成階段分解,但是其產物,譬如和鋰鹽反應生成的POF3,PF5等等,會在后續(xù)的充放電過程中,再度聚首反應生成水,也就是說,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,我們也曾經做過一個實驗,注液后特意漏空45min,發(fā)覺自放電率確實要快很多。


2、金屬離子怎么引起短路


不管是負極還是正極,都有可能引起短路,因為都是一樣的機理,正極含有的話,充電就會沉積到負極或者隔膜上;負極上面的也一樣,如果是金屬離子,注液后就離子化了,充電時同樣會沉積在負極或者隔膜上,有些時候我們會發(fā)現負極析銅,也就是負極的銅發(fā)生了離子化而沉積在負極表面。


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