深圳市冠力达电子有限公司

400-612-708818607557205

锂电池百科

锂电池厂家告诉你电池自放电的原因

作者: GLIDA发表时间:2020-11-24 15:47:34浏览量:57

电池自放电是影响一致性的因素之一。自放电会导致一段时间后电池SOC差异很大,影响电池容量和稳定性。锂电池自放电虽然不明显,但依然存在。自放电存在于所有类型的电池中。本文主要解读电池自放电,希望能给你一些帮助;
文本标签:锂电池厂家,锂电池自放电

  电池自放电是影响一致性的因素之一。自放电会导致一段时间后电池SOC差异很大,影响电池容量和稳定性。锂电池自放电虽然不明显,但依然存在。自放电存在于所有类型的电池中。本文主要解读电池自放电,希望能给你一些帮助;



  自放电的分类:


  从自放电对电池的影响来看,自放电可分为两种:自放电,其容量损失可以可逆补偿;无可逆容量损失补偿的自放电。根据这两种分类,我们可以大致勾勒出自放电的一些原因。


  自放电的原因:


  1.可逆容量损失的原因:可逆容量损失是由可逆放电反应引起的,原理与电池的正常放电反应一致。区别是正常放电电子通路是外接电路,反应速度很快;自放电的电子路径是电解质,反应速度慢。



  2.不可逆容量损失的原因:当电池内部发生不可逆反应时,造成的容量损失为不可逆容量损失。不可逆反应的类型主要包括:



  A:正极与电解液的不可逆反应(主要发生在锰酸锂和镍酸锂中,容易产生结构缺陷,例如锰酸锂正极与电解液中锂离子的反应:


  LiyMn2O4 xLi  xe-Liy  xMn2O4等。);



  B:负极材料与电解液之间的不可逆反应(形成过程中形成的SEI膜是为了保护负极免受电解液的腐蚀,负极与电解液之间可能发生的反应如下:


  LiyC6Liy-xC6 xLi  x等);



  C:电解液中杂质引起的不可逆反应


  (比如溶剂中CO2可能发生的反应是2co  2 2e-2lili2co  3 co;


  O2在溶剂中的反应:1/2o2e-2li   li2o)。


  类似的反应不可逆地消耗电解液中的锂离子,从而失去电池容量。



  D:时杂质引起的微短路不可逆反应。这种现象是单体电池自放电大的主要原因。空气中的灰尘或极片和隔膜上的金属粉末会导致内部微短路绝对无尘生产无法实现。当灰尘不足以刺破隔膜,使正负极短路接触时,对电池影响不大;但是当灰尘严重到刺破隔膜时,对电池的影响会非常明显。由于“度”的存在,在测试大量电池的自放电率时,往往会发现大部分电池的自放电率都集中在一个很小的范围内,而只有少部分电池的自放电率明显较高且分布离散,应该是隔膜穿孔的电池。最后需要注意的是,锂离子电池的内部副反应非常复杂。虽然武文查了一些数据,但是由于水平有限,精力有限,暂时只能分析这个程度,只能将就了。



  自放电的测试方法:


  1.测量电池搁置一段时间后的容量损失:自放电研究的主要目的是研究电池搁置后的容量损失。然而,由于以下原因,很难实施容量损失测试:a  .充电过程中的不可逆性太大,即使充电后立即进行放电,也很难保证放电容量/充电容量值在100% 0.5%以内。如此大的误差要求测试之间的等待时间必须非常长。而这显然不符合日常生产的需要。b检测能力需要大量的人力、物力,过程复杂,成本增加。基于以上两点考虑,“测量储存后放电容量相对于之前充电容量的损失”一般不作为电池的自放电标准。



  2.测量一段时间内的K值:衡量自放电程度的一个非常重要的指标K值=OCV/t  . K值的常用单位是mV/d,当然这与工厂自身的标准(或者工厂老板的个人喜好)、电池本身的性能、测量条件有关。两次测量电压计算K值的方法更简单,误差更小,因此K值是测量电池自放电的常规方法。以下文字可能会把k值和自放电混在一起,请注意。



  自放电及k值的影响因素;


  1.阳极和阴极材料、电解质类型和隔膜厚度类型:由于自放电在很大程度上发生在材料之间,材料的性质对自放电有很大的影响。但是,材料的具体参数如正负电极的粒径、电解液的电导率、隔膜的孔隙率等)有多少。)对自放电有影响,原因是什么?这个问题不是研究的重点。第一,问题本身太复杂;第二,它对大规模生产和研究意义不大。幸运的是,武文的同事们做了实验,发现三元电池的自放电率高于锂钴氧化物电池。但多了就不知道了(孔子说:知就是知,不知道就是不知道,是智慧。



  2.储存时间:储存时间越长,压降绝对值越大,则“仪器绝对误差/压降值”越小,从而使结果更加准确。吴文通过实验发现,使用精度为0.1mV的仪器测试自放电,可以区分问题电池和正常电池。



  3.储存条件:温度和湿度的增加会增加自放电的程度。这个很好理解,这类数据在论坛下载的文献中已经看到,这里就不赘述了。


     4.测试的初始电压:不同的初始电压(或一次电压)导致k值的明显差异。武文曾经将一批电池分成三组,A组初始电压为3.92伏(我厂电压),B组为3.85伏,C组为3.85伏,然后测量K值(这批电池在实验前已经过筛选,自放电水平相近,储存和测试条件相同)。结果表明,甲组的K值为为X,乙组的K值约为1.8X,丙组的K值为会X,但电压有一个先升后降的阶段。类似的结论也反映在其他自放电试验中。但是,电池自放电的研究毕竟是容量的损失。所以在不同的初始电压条件下,虽然K值相差很大,但容量损耗的差别是未知的。考虑到测试容量误差太大(周期内充放电能量控制在100% 1%就好),没有做过这样的实验。有兴趣的朋友可以试试。



  测量自放电的效果:


  1.预测问题单元格。同一批电池的材料和制造控制基本相同。当单节电池自放电明显过大时,原因很可能是内部杂质和毛刺刺破隔膜,产生严重的微短路效应,因为微短路对电池的影响是缓慢且不可逆的。因此,这类电池的性能短期内不会与正常电池有太大差别,但随着长期存放后内部不可逆反应的逐渐加深,电池的性能会远远低于其出厂性能和其他正常电池性能。表现为:最大容量的不可逆损耗明显较高(如三个月不可逆容量损耗达到5%,而正常电池需要一年才能达到这个值),倍率容量保持率(0.5C/0.2C,1C/0.2C)下降,循环变差,循环后易发生锂沉淀(均为民用和军用实验获得)。因此,为了确保输出电池的质量,必须拆除自放电电大的电池。



  2.那么接下来的问题就是如何判断一个电池的自放电。如前所述,影响自放电的因素很多,给所有电池一个经验K值作为统一标准是不现实的。武文只系统地做过一个实验(110pcs电池测了3个月自放电,然后挑出问题电池)。我能给的参考就是挑出K值大约是整批电池平均K值两倍的电池作为次品。如果电池中存在严重的微短路现象,相当于与正常电池相比发生了“质的”变化,其K值水平会明显不同于正常电池。没有问题的电池K值一致性明显强于有问题的电池,所以挑出有问题的电池并不困难。挑选出问题电池后,需要考虑如何处理。如果你想知道这些K值超标的电池是否可以作为A产品发货,武文也有一个建议(虽然这种实验没有做过):鉴于自放电超标的电池容量损失是不可逆的,可以将电池至少搁置四分之一再重新分割,容量没有明显衰减,所以认为没问题。


    3.将电池分组。k值是电池需要匹配的重要标准之一。在测量和计算K值的过程中,需要注意的是,由于不同初始电压下的自放电水平有明显的差异,所以需要尽量保证电池的一次电压在一个较小的范围内。我觉得比较好的一次电压范围标准是电池厂的出厂电压。如果问题电池已经挑出,剩余电池的自放电率应该不会有很大差异。这时候用K值作为匹配标准之一的意义就很大了。武文没有做过类似的实验,匹配问题一直是个头疼的问题(看文献说电池匹配1200次循环后,理论循环次数不到200次!),所以不要过多评论。



  3.帮助制定电池出厂电压和出厂容量。有的客户有这样的要求:不考虑电池的出厂电压和出厂容量,只要求电池以60%的容量交付给客户。此时,需要评估电池在运输过程中的自放电程度,以确定电池的出厂电压或容量。此外,由于电池在不同的过程、材料和储能阶段的自放电存在明显的差异,因此有必要对这个问题进行单独的实验,而不是简单地应用其他实验的数据。


  对自放电的误解:


  充电后自放电:有朋友说电池充电后压降很快,说自放电太快。其原因是由于充电过程中电池的极化,充电电压高于电池的实际电压。充电后的压降过程就是电池电压从充电压降回到自身电压的过程。充电电压——电池实际电压的结果称为超电势,不是所谓的“虚电”,在电化学术语中也没有虚电的名称。所以充电后的压降主要是超电势的消失,其中自放电的比例很小,完全可以忽略。此外,根据武文自己的数据,充电后电压基本稳定至少需要4个小时,无论恒流还是恒压充电结束,静态时间的差异并不大。

2020-11-24 57人浏览

联系我们

深圳市冠力达电子有限公司
联系人:
手机:18607557205
电话:0755 - 29979729
传真:0755-27527926-8025
地址:深圳市宝安区沙井新和大道基达利工业园C2栋