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含一定電量的電池,在某一溫度下,在保存一段時(shí)間后,會(huì)損失一部分容量,這就是自放電。簡(jiǎn)單理解,自放電就是電池在沒(méi)有使用的情況下容量損失,如負(fù)極的電量自己回到正極或是電池的電量通過(guò)副反應(yīng)反應(yīng)掉了。
一,自放電的重要性
目前鋰電池在類(lèi)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(lái)越廣泛,另外,在汽車(chē),移動(dòng)基站,儲(chǔ)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(gè)單個(gè)電池有關(guān),更與每個(gè)電池之間的一致性有關(guān)。不好的一致性將會(huì)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(gè)重要部分,自放電不一致的電池在一段時(shí)間儲(chǔ)存之后SOC會(huì)發(fā)生較大的差異,會(huì)極大地影響它的容量和安全性。對(duì)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。
二,自放電機(jī)理
電池開(kāi)路時(shí),不發(fā)生以上反應(yīng),但電量依然會(huì)降低,這主要是由于電池自放電所造成。造成自放電的原因主要有:
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(yáng)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。
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。
三,自放電的影響
1、自放電導(dǎo)致儲(chǔ)存過(guò)程容量下降
幾個(gè)典型的自放電過(guò)大造成的問(wèn)題:
1、汽車(chē)停車(chē)時(shí)間過(guò)久,啟動(dòng)不了;
2、電池入庫(kù)前電壓等一切正常,待出貨時(shí)發(fā)現(xiàn)低電壓甚至零電壓;
3、夏天車(chē)載GPS放在車(chē)上,過(guò)段時(shí)間使用感覺(jué)電量或使用時(shí)間明顯不足,甚至伴隨電池發(fā)鼓。
2、金屬雜質(zhì)類(lèi)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(chǔ)存后SOC產(chǎn)生差異,電池性能下降??蛻?hù)在拿到儲(chǔ)存過(guò)一段時(shí)間的電池組之后經(jīng)常能夠發(fā)現(xiàn)性能下降的問(wèn)題,當(dāng)SOC差異達(dá)到20%左右的時(shí)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(guò)充過(guò)放
四、自放電測(cè)試
1)電壓降法
用儲(chǔ)存過(guò)程中電壓降低的速率來(lái)表征自放電的大小。該方法操作簡(jiǎn)單,缺點(diǎn)是電壓降并不能直觀(guān)地反映容量的損失。電壓降法最簡(jiǎn)單實(shí)用,是當(dāng)前生產(chǎn)普遍采用的方法。
2)容量衰減法
即單位時(shí)間內(nèi)容量降低的百分?jǐn)?shù)來(lái)表示。
3)自放電電流法Isd
根據(jù)容量損失和時(shí)間的關(guān)系推算電池儲(chǔ)存過(guò)程中的自放電電流Isd。
4)副反應(yīng)消耗的Li+摩爾數(shù)計(jì)算法
基于電池儲(chǔ)存過(guò)程Li+消耗速率受負(fù)極SEI膜電子電導(dǎo)的影響,推導(dǎo)算Li+消耗量隨儲(chǔ)存時(shí)間的關(guān)系。
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