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锂电老司机经验谈:全面理解锂电池自放电现象(下)
发布时间:2020-08-29    浏览次数:25

测量自放电的作用:

1.预测问题电芯。同一批电芯,所用材料和制成控制基本相同,当出现个别电池自放电明显偏大时,原因很可能是内部由于杂质、毛刺刺穿隔膜而产生了严重的微短路。因为微短路对电池的影响是缓慢的和不可逆的。所以,短期内这类电池的性能不会与正常电池相差太多,但是长期搁置后随着内部不可逆反应的逐渐加深,电池的性能将远远低于其出厂性能以及其他正常电池性能。表现为:最大容量的不可逆损失明显偏高(例如三个月不可逆容量损失达到5%,而正常电池达到这一值要一年)、倍率容量保持率(0.5C/0.2C、1C/0.2C)降低、循环变差且循环后易出现析锂(此皆为文武实验结果所得)等。因此为了保证出厂电池质量,自放电大的电池必须剔除。

那么接下来的问题就是如何判定一个电池自放电大?如前所述,影响自放电的因素很多,故对所有电池给出一个经验性的K值作为统一标准是不现实的。文武只系统做过一次实验(110pcs电池测3个月自放电,然后挑出问题电池),我可以给出的参考是:将K值约为整批电池平均K值2倍的电池挑出作为不良品。如果电池内部有严重的微短路,那么与正常电池相比,这就相当于一个“质”的变化,其K值水平会明显有别于正常电池。没有问题的电池的K值的一致性要明显强于有问题电池的K值,因此挑出问题电池并不难。挑出问题电池后如何处理是需要考虑的,如果想知道这些K值过大电池是否能当A品出厂,文武也有一个建议(不过此类实验没有做过):鉴于自放电过大电池的不可逆容量损失很大,因此可以将电池搁置至少一个季度后重新分容,容量没有明显衰减,则认为其没有问题。

2.对电池进行配组。对于需要配组的电池,K值是重要的标准之一。在测量计算K值的过程中要注意,由于不同初始电压下自放电水平有明显差异,因此需要尽量保证电池的一次电压是在一个不大的范围内。我认为较好的一次电压范围标准就是电池厂自己的出厂电压。如果问题电池已经挑出,那么剩下的电池自放电率应该差别不是很大,此时用K值来作为配组标准之一的意义到底有多大,文武没有做过类似实验,且配组问题一直也是让人非常头痛的(看过一个文献说,1200次循环的电池配组之后,理论循环次数不到200次!),所以暂不做过多评述。

3.帮助制定电池出厂电压、出厂容量。有些客户有这类的要求:不管电池出厂电压、出厂容量多少,只是要求电池运到了客户手里,容量有60%。这时就需要评估电池在运输过程中会产生的自放电程度,从而确定电池的出厂电压或者容量。另外由于不同工艺、不同材料、不同储能阶段的电池自放电差值明显,因此对此问题需要进行单独的实验而不能简单套用其它实验的数据。

自放电的误区:

充电后的自放电:一些朋友表示充电后电池压降很快,说这是自放电过快。发生该情况的原因是电池在充电过程中的极化,造成充电电压高于电池实际电压。充电后电压下降的过程,就是电池电压从充电电压下降回归到自身本身电压的过程。而充电电压-电池实际电压的结果,叫做超电势,并不是什么所谓的“虚电”,且电化学术语中也没有虚电这一名称。因此充电后的电压回落主要是超电势的消失,自放电在其中所占比例非常非常小完全可以忽略。另外,从文武自己的数据来看,充电后电压基本稳定需要起码4h,且不论充电以恒流还是恒压作为结束,静止时间的差别也不是很大。


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