淺析鋰電池自放電現(xiàn)象

時間：2020-06-21作者：江西聚鑫源廢舊物資回收有限公司瀏覽：123

淺析鋰電池自放電現(xiàn)象

自放電及K值的影響因素：
1.正負(fù)極材料、電解液種類、隔膜厚度種類：由于自放電很大程度上是發(fā)生于材料之間，因此材料的性能對自放電有很大的影響。但是材料的各個具體參數(shù)（比如正負(fù)極的粒徑、電解液的電導(dǎo)率、隔膜的孔隙率等）對自放電的影響到底有多大、有影響的原因是什么？這一問題不是研究的重點。一是問題本身太過復(fù)雜，二是對量產(chǎn)、搞研究皆沒有太大意義。不過好在文武的同事曾經(jīng)做過實驗，發(fā)現(xiàn)三元電池的自放電率要**鈷酸鋰電池正極片回收。但是再多的，就不知道了（子曰：知之為知之，不知為不知，是智也）。
2.存儲的時間：存儲時間變長，一方面是使壓降的**值增大（廢話），另一方面則變相的減少了“儀器**誤差/壓降值”，從而使結(jié)果較為準(zhǔn)確。文武通過實驗發(fā)現(xiàn)，使用精度為0.1mV的儀器測試自放電，當(dāng)測試時間**過14天時，才能夠?qū)栴}電芯（什么是問題電芯將在下面的文字中回答）與正常電芯區(qū)分出來（當(dāng)然文武那批電池K值很小，0.13mV/d左右）。
3.存儲的條件：溫度和濕度的增加，會增大自放電程度。這點很好理解，不再贅述。
4.測試的初始電壓：初始電壓（或者說一次電壓）不同，所得K值差別明顯。文武曾將一批電池分為三組，初始電壓分別為A組3.92V（我們的出廠電壓）、B組3.85V、C組3.8V，然后測量K值（該批電池在實驗前已經(jīng)進(jìn)行了篩選，自放電水平相近且存儲、測試條件完全一致）。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，A組的K值為X，B組K值約為1.8X，而C組雖然也會X，但是電壓有一個先升后降得階段。類似的結(jié)論在其它自放電測試中也有體現(xiàn)。不過，電池的自放電研究的終究是容量的損失，因此在不同初始電壓條件下雖然K值相差很多，但是容量損失差多少并不知道?？紤]到測試容量誤差太大（做循環(huán)時候充/放能控制在**±1%就不錯了），因此并沒有做過此類實驗。感興趣的朋友可以嘗試一下。
測量自放電的作用：
1.預(yù)測問題電芯。同一批電芯，所用材料和制成控制基本相同，當(dāng)出現(xiàn)個別電池自放電明顯偏大時，原因很可能是內(nèi)部由于雜質(zhì)、毛刺刺穿隔膜而產(chǎn)生了嚴(yán)重的微短路。因為微短路對電池的影響是緩慢的和不可逆的。所以，短期內(nèi)這類電池的性能不會與正常電池相差太多，但是長期擱置后隨著內(nèi)部不可逆反應(yīng)的逐漸加深，電池的性能將遠(yuǎn)遠(yuǎn)**其出廠性能以及其他正常電池性能。表現(xiàn)為：較大容量的不可逆損失明顯偏高（例如三個月不可逆容量損失達(dá)到5%，而正常電池達(dá)到這一值要一年）、倍率容量保持率（0.5C/0.2C、1C/0.2C）降低、循環(huán)變差且循環(huán)后易出現(xiàn)析鋰（此皆為文武實驗結(jié)果所得）等。因此為了保證出廠電池質(zhì)量，自放電大的電池必須剔除。
那么接下來的問題就是如何判定一個電池自放電大？如前所述，影響自放電的因素很多，故對所有電池給出一個經(jīng)驗性的K值作為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)是不現(xiàn)實的。文武只系統(tǒng)做過一次實驗（110pcs電池測3個月自放電，然后挑出問題電池），我可以給出的參考是：將K值約為整批電池平均K值2倍的電池挑出作為不良品。如果電池內(nèi)部有嚴(yán)重的微短路，那么與正常電池相比，這就相當(dāng)于一個“質(zhì)”的變化，其K值水平會明顯有別于正常電池。沒有問題的電池的K值的一致性要明顯強(qiáng)于有問題電池的K值，因此挑出問題電池并不難。挑出問題電池后如何處理是需要考慮的，如果想知道這些K值過大電池是否能當(dāng)A品出廠，文武也有一個建議（不過此類實驗沒有做過）：鑒于自放電過大電池的不可逆容量損失很大，因此可以將電池擱置至少一個季度后重新分容，容量沒有明顯衰減，則認(rèn)為其沒有問題。
2.對電池進(jìn)行配組。對于需要配組的電池，K值是重要的標(biāo)準(zhǔn)之一。在測量計算K值的過程中要注意，由于不同初始電壓下自放電水平有明顯差異，因此需要盡量保證電池的一次電壓是在一個不大的范圍內(nèi)。我認(rèn)為較好的一次電壓范圍標(biāo)準(zhǔn)就是電池廠自己的出廠電壓。如果問題電池已經(jīng)挑出，那么剩下的電池自放電率應(yīng)該差別不是很大，此時用K值來作為配組標(biāo)準(zhǔn)之一的意義到底有多大，文武沒有做過類似實驗，且配組問題一直也是讓人非常頭痛的（看過一個文獻(xiàn)說，1200次循環(huán)的電池配組之后，理論循環(huán)次數(shù)不到200次?。?，所以暫不做過多評述。
3.幫助制定電池出廠電壓、出廠容量。有些客戶有這類的要求：不管電池出廠電壓、出廠容量多少，只是要求電池運到了客戶手里，容量有60%。這時就需要評估電池在運輸過程中會產(chǎn)生的自放電程度，從而確定電池的出廠電壓或者容量。另外由于不同工藝、不同材料、不同儲能階段的電池自放電差值明顯，因此對此問題需要進(jìn)行單獨的實驗而不能簡單套用其它實驗的數(shù)據(jù)。

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