鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1272次 | 2022年04月11日
鋰電池的自放電問題
目前鋰離子電池在類似于筆記本,數(shù)碼相機(jī),數(shù)碼攝像機(jī)等各種數(shù)碼設(shè)備中的使用越來越廣泛,另外,在汽車,移動基站,儲能電站等當(dāng)中也有廣闊的前景。在這種情況下,電池的使用不再像手機(jī)中那樣單獨(dú)出現(xiàn),而更多是以串聯(lián)或并聯(lián)的電池組的形式出現(xiàn)。
電池組的容量和壽命不僅與每一個單個電池有關(guān),更與每個電池之間的一致性有關(guān)。不好的一致性將會極大拖累電池組的表現(xiàn)。
自放電的一致性是影響因素的一個重要部分,自放電不一致的電池在一段時間儲存之后SOC會發(fā)生較大的差異,會極大地影響它的容量和安全性。對其進(jìn)行研究,有助于提高我們的電池組的整體水平,獲得更高的壽命,降低產(chǎn)品的不良率。
自放電機(jī)理
鋰鈷石墨電池電極反應(yīng)如下:
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
電池開路時,不發(fā)生以上反應(yīng),但電量依然會降低,這重要是由于電池自放電所造成。造成自放電的原因重要有:
a.電解液局部電子傳導(dǎo)或其它內(nèi)部短路引起的內(nèi)部電子泄露。
b.由于電池密封圈或墊圈的絕緣性不佳或外部鉛殼之間的電阻不夠大(外部導(dǎo)體,濕度)而引起的外部電子泄露。
c.電極/電解液的反應(yīng),如陽極的腐蝕或陰極由于電解液、雜質(zhì)而被還原。
d.電極活性材料局部分解。
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測繪、無人設(shè)備
e.由于分解產(chǎn)物(不溶物及被吸附的氣體)而使電極鈍化。
f.電極機(jī)械磨損或與集流體間電阻變大。
自放電的影響
1、自放電導(dǎo)致儲存過程容量下降
幾個典型的自放電過大造成的問題:
1、汽車停車時間過久,啟動不了;
2、電池入庫前電壓等一切正常,待出貨時發(fā)現(xiàn)低電壓甚至零電壓;
3、夏天車載GPS放在車上,過段時間使用感覺電量或使用時間明顯不足,甚至伴隨電池發(fā)鼓。
2、金屬雜質(zhì)類型自放電導(dǎo)致隔膜孔徑堵塞,甚至刺穿隔膜造成局部短路,危及電池安全
3、自放電導(dǎo)致電池間SOC差異加大,電池組容量下降
由于電池的自放電不一致,導(dǎo)致電池組內(nèi)電池在儲存后SOC出現(xiàn)差異,電池性能下降??蛻粼谀玫絻Υ孢^一段時間的電池組之后經(jīng)常能夠發(fā)現(xiàn)性能下降的問題,當(dāng)SOC差異達(dá)到20%左右的時候,組合電池的容量就只剩余60%~70%。
4、SOC差異較大容易導(dǎo)致電池的過充過放
一、化學(xué)&物理自放電的區(qū)分
1、高溫自放電與常溫自放電比較
物理微短路與時間關(guān)系明顯,長時間的儲存關(guān)于物理自放電的選擇更加有效;而高溫下化學(xué)自放電則更顯著,應(yīng)用高溫儲存來選擇。
按照高溫5D,常溫14D的方式儲存:假如電池自放電以物理自放電為主,則常溫自放電/高溫自放電≈2.8;假如電池自放電以化學(xué)自放電為主,則常溫自放電/高溫自放電<2.8。
2、循環(huán)前后的自放電比較
循環(huán)會造成電池內(nèi)部微短路熔融,從而使物理自放電降低,所以:假如電池自放電以物理自放電為主,則循環(huán)后的自放電降低明顯;假如電池自放電以化學(xué)自放電為主,則循環(huán)后的自放電無明顯變化。
3、液氮下測試漏電流
在液氮下使用高壓測試儀測量電池漏電流,如有以下情況,則說明微短路嚴(yán)重,物理自放電大:1)某一電壓下,漏電流偏大;2)不同電壓下,漏電流之比與電壓之比相差大。
4、隔膜黑點(diǎn)分析
通過觀察和測量隔膜黑點(diǎn)的數(shù)量、形貌、大小、元素成分等,來判斷電池物理自放電的大小及其可能的原因:1)一般情況下,物理自放電越大,黑點(diǎn)的數(shù)量越多,形貌越深(特別是會穿透到隔膜另一面);2)依據(jù)黑點(diǎn)的金屬元素成分判斷電池中可能含有的金屬雜質(zhì)。
5、不同SOC的自放電比較
不同SOC狀態(tài)下,物理自放電的貢獻(xiàn)會有差異。通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,100%SOC下更容易分辨物理自放電異常的電池。
二、自放電測試
1、自放電檢測方法
1)電壓降法
用儲存過程中電壓降低的速率來表征自放電的大小。該方法操作簡單,缺點(diǎn)是電壓降并不能直觀地反映容量的損失。電壓降法最簡單實(shí)用,是當(dāng)前生產(chǎn)普遍采用的方法。