
【导读】
随着锂电池的广泛应用,电池组性能的一致性变得尤为重要。自放电的一致性是影响电池组性能的关键因素之一。当电池在一段时间内储存后,其SOC会发生较大的差异,这极大地影响了电池的容量和安全性。对自放电进行研究,有助于提高电池组的整体水平,获取更高的寿命并降低产品的不良率。
关于自放电的重要性:
锂电池在各类数码设备和汽车、储能等领域的应用越来越广泛,通常以电池组的形式出现。电池组的性能不仅与单个电池有关,更与电池间的一致性密切相关。自放电是电池在无使用情况下容量损失的现象。若自放电不一致,电池在储存后SOC会产生较大差异,严重影响电池组的性能。对自放电进行研究至关重要。
自放电机理:
锂钴石墨电池在开路时仍会发生自放电现象,主要原因包括电解液局部电子、外部电子、电极/电解液的化学反应,以及电极活性材料的局部分解等。
自放电的影响:
1. 导致储存过程容量下降:如汽车长时间停车无法启动、电池入库后电压下降甚至为零、GPS设备放置一段时间后电量不足等问题。
2. 金属杂质导致的隔膜堵塞或微短路,可能引发电池安全问题。
3. 自放电导致电池间SOC差异加大,使电池组容量下降。当SOC差异达到20%时,组合电池的容量只剩下60%~70%。
4. SOC差异大还容易导致电池的过充过放。
区分化学与物理自放电:
可以通过高温储存、循环前后、液氮下测试漏电流、观察隔膜黑点等方法来区分化学与物理自放电。不同的自放电类型需要不同的检测方法和控制策略。
自放电测试方法:
包括电压降法、容量衰减法、自放电电流法和副反应消耗的Li+摩尔数计算法等。选择合适的测试方法对于准确评估电池的自放电情况至关重要。
自放电影响因素及控制要点:
一、原材料金属杂质:金属杂质会引发化学反应和电化学腐蚀,导致电量消耗和电压降低。控制金属杂质的关键是建立磁性金属杂质的测试方法,并对金属杂质含量过高的原材料进行除铁处理。
二、制程粉尘金属屑:采取措施减少和消除粉尘金属屑,如使用自动卷绕机等。
三、电池水分:水分对自放电有重要影响,应优化极芯烘烤工艺、开发小卷烘烤工艺、控制电池注液过程中的吸水等。
改善效果:通过控制自放电,可以改善电池的电压稳定性、降低自放电不良率、稳定自放电趋势并降低自放电均值和中位数。这将有助于提高电池组的整体性能和安全性。
对自放电进行深入研究和控制是提高电池组性能的关键之一。通过优化原材料、制程和水分控制等环节,可以有效降低自放电,提高电池组的整体性能和安全性。
