|
锂动力电池产生自放电的主要原因是由于电极在电解液中处于热力学的不稳定状态，锂即动力电池的两个电极各自发生氧化还原反应的结果。在锂动力电池的两个电极中，负极的自放电是主要的，自放电的发生使活性物质被消耗，转变成不能利用的热能。 锂动力电池自放电速率的大小是由动力学的因素决定的，主要取决于电极材料的本性、表面状态、电解液的组成和浓度、杂质含量等，也取决与搁置的环境条件，如温度和湿度等因素。  物理微短路是造成锂动力电池端电压下降的直接原因，其直接表现是锂动力电池在常温、高温存储一段时间后，锂动力电池电压低于正常截止电压。与化学反应引起自放电相比，物理微短路引起的自放电是不会造成锂动力电池容量不可逆损失的。 通过观察和测量拆开的锂动力电池隔膜上黑点的数量、形貌、大小、元素成分等，来判断锂动力电池物理自放电的大小及其可能的原因：一般情况下，物理自放电越大，黑点的数量越多，形貌越深（特别是会穿透到隔膜另一面）；依据黑点的金属元素成分判断锂动力电池中可能含有的金属杂质。引起物理微短路的原因很多，分为如下几种：  1）粉尘。将微短路的锂动力电池拆开，可发现锂动力电池的隔膜上会出现黑点。如果黑点的位置处于隔膜中间，大概率是因粉尘击穿的。锂动力电池在生产制造过程中，不可避免的混入一些灰尘杂质，这些杂质属性复杂，有些杂质可以造成正负极的轻微导通，使得电荷中和，电量受损。 锂动力电在制成时，杂质造成的微短路所引起的不可逆反应，是造成个别锂动力电池自放电偏大的最主要原因。空气中的粉尘或者制成时极片、隔膜沾上的金属粉末都会造成内部微短路。生产时绝对的无尘是做不到的，当粉尘不足以达到刺穿隔膜进而使正负极短路接触时，其对锂动力电池的影响并不大。  但是当粉尘严重到刺穿隔膜这个“度”时，对锂动力电的影响就会非常明显。由于有是否刺穿隔膜这个“度”的存在，因此在测试大批锂动力电自放电率时，经常会发现大部分锂动力电的自放电率都集中在一个不大的范围内，而只有小部分锂动力电的自放电明显偏高且分布离散，这些应该就是隔膜被刺穿的锂动力电。 2）毛刺。将微短路的锂动力电池拆开，当发现锂动力电池的隔膜上出现的黑点处于边缘位置占多数，便是极片分切过程中产生的毛刺引起的。在锂动力电池电芯生命初期，只表现为自放电较高，而时间越长，其造成正负极大规模短路的可能性越大，是锂动力电池热失控的一个重要成因。 3）正极金属杂质。正极的金属杂质经过充电反应后，也是击穿隔膜，在隔膜上形成黑点，造成了物理微短路的原因。一般来说，只要是金属杂质，都会对锂动力电池自放电产生较大影响，一般是金属单质影响最大。据部分文献所述，影响排序如：Cu＞Zn＞Fe＞Fe2O3。比如很多正极铁锂材料就会面临自放电过大的问题，也就是铁杂质超标引起的。  4）负极金属杂质。由于原电池的形成，负极金属杂质会游离出来，在隔膜处沉积而造成隔膜导通，形成物理微短路，某些低端的负极材料经常会遇见这样的情况。负极浆料中的金属杂质对自放电的影响力不及正极中的金属杂质，其中Cu、Zn对自放电影响较大。 5）辅材的金属杂质。例如CMC、胶带中的金属杂质。随着时间的增加，金属杂质引发的金属枝晶在不断生长，最后穿透隔膜，导致正负极的微短路，不断消耗电量，导致锂动力电池端电压降低。 |
|
|
