聚合物鋰電池電量去哪了,如何把電量給找回來?
我們都知道聚合物鋰電池都是存在自放電現(xiàn)象的。而隨著聚合物鋰電池的廣泛應(yīng)用,其自放電現(xiàn)象直接影響著人們手中使用的鋰電產(chǎn)品的續(xù)航問題,這也使得人們對它的電量損耗越累越關(guān)心;聚合物鋰電池的電量去哪了,怎么就不見了,如何給電量找回來?
聚合物鋰電池的自放電現(xiàn)象,指的是電池在不使用擱置的狀態(tài)下,自身會(huì)損耗電量的現(xiàn)象。根據(jù)鋰電研究者和鋰電池廠家們提供的資料,聚合物鋰電池自放電可劃分為兩種情況:一是電池容量損失可逆,在容量損耗后可以通過充電使容量恢復(fù);二是電池容量損失不可逆,這種情況比較嚴(yán)重,容量損耗之后不能恢復(fù)。
一、影響聚合物鋰電池自放電率的先天因素
先天的影響主要來自于電池內(nèi)部電化學(xué)材料損失和電芯內(nèi)部短路。電芯材料的損失為不可逆反應(yīng),造成電芯容量的損失,損失的多少,是容量恢復(fù)性能的體現(xiàn);短路造成的電量損失,消耗了當(dāng)前電量,容量不受這部分反應(yīng)的影響。
容量損失帶來的電量損失(不可逆)與單純的電量損失(可逆)的和,即是自放電量。
1.內(nèi)部短路
因?yàn)楝F(xiàn)在很多鋰電池廠家都還是采用人工生產(chǎn),在生產(chǎn)制造過程中,難免會(huì)混入一些灰塵雜質(zhì),這些雜質(zhì)屬性復(fù)雜,有些雜質(zhì)可以直接造成正負(fù)極的輕微導(dǎo)通,使得電荷中和,電量受損。
集流體的尺寸偏差和加工毛刺,也可能導(dǎo)通正負(fù)極。在電芯生命初期,只表現(xiàn)為自放電較高,而時(shí)間越長,其造成正負(fù)極大規(guī)模短路的可能性越大,是電池?zé)崾Э氐囊粋€(gè)重要成因。
2.隔膜缺陷
隔膜主要的功能是隔離聚合物鋰電池的正負(fù)極,使得只有鋰離子通過而電子無法通過。如果隔膜質(zhì)量出現(xiàn)問題,屏障的作用不能正常發(fā)揮。一點(diǎn)微小的缺陷,都會(huì)對電池自放電率產(chǎn)生明顯的影響。
二、影響聚合物鋰電池自放電率的后天因素
當(dāng)然,也可能是你使用的聚合物鋰電池自身沒什么問題;但不可排除外界因素的影響,不同的使用環(huán)境,應(yīng)用狀態(tài)以及生命階段,電池的自放電率都會(huì)有所不同。
1.溫度
外界環(huán)境溫度越高,電化學(xué)材料的活性越高,聚合物鋰電池的正、負(fù)極材料、電解液等參與的副的反應(yīng)會(huì)更激烈,在相同的時(shí)間段內(nèi),造成更多的電池容量損失。
2.外部短路
如果聚合物鋰電池處于開路放置,其外部短路主要受到空氣污染程度和空氣濕度等的影響。正規(guī)的電池自放電特性測試實(shí)驗(yàn),都會(huì)嚴(yán)格要求實(shí)驗(yàn)室環(huán)境以及濕度范圍,就是這個(gè)原因,高的空氣濕度會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)電率上升。而空氣污染主要指,污染物中可能含有導(dǎo)電性顆粒,空氣的導(dǎo)電率會(huì)因此上升。
3.荷電量
研究人員專門對比過荷電量對自放電率的影響,總體趨勢是,荷電量越高,自放電率越高。最基本的理解,荷電量越高,表示正極電勢越高,負(fù)極電勢相對越低。這樣正極氧化性越強(qiáng),負(fù)極還原性越強(qiáng),副反應(yīng)就越激烈。
4.時(shí)間
在同樣電量和容量的損失效率下,時(shí)間越長,損失的電量和容量也就越多。但自放電性能一般是用作不同電芯進(jìn)行比較的指標(biāo),都會(huì)比“自放電率”,也就是相同前提條件,相同時(shí)間下,進(jìn)行比較,所以時(shí)間的作用只能說是影響“自放電量”。
5.SEI膜的老化
隨著聚合物鋰電池循環(huán)使用的不斷增加,SEI膜的均勻性和致密性都會(huì)有所改變。逐漸老化的SEI膜對負(fù)極的保護(hù)逐漸出現(xiàn)漏洞,使得負(fù)極與電解液的接觸越來越多,副反應(yīng)增加。出于相同的原因,不同質(zhì)量的SEI膜,在電池生命初期也會(huì)帶來不同的自放電率。
因此,把自放電率作為SEI膜質(zhì)量的一個(gè)表征,常常在生產(chǎn)中應(yīng)用;而改善自放電率的手段之一,就是增加添加劑,提高SEI膜質(zhì)量。
三、測試聚合物鋰電池自放電率
自放電率的測試,有多種用途。
一種是把電池的自放電率作為電池質(zhì)量的檢驗(yàn)檢測指標(biāo),用在國標(biāo)行標(biāo)里,橫向比較不同廠家的產(chǎn)品水平,把關(guān)行業(yè)質(zhì)量;另外一種,用于電芯分選配組。電芯的一致性是成組后電池包質(zhì)量的重要參數(shù),人們研究了各種方法對電芯進(jìn)行分組,期望得到盡可能一致的電芯用在同一個(gè)電池包里。自放電率,就是靜態(tài)篩選的常用指標(biāo)之一。
還有一種,作為產(chǎn)品質(zhì)量把關(guān)的一個(gè)方法,同一個(gè)批次的電芯,如果某些電芯存在自放電率過高現(xiàn)象,說明其自身質(zhì)量存在缺陷,必須挑選出來,單獨(dú)處置。
最后一種,把自放電率作為衡量電芯老化程度的指標(biāo),用于評估電池的健康狀態(tài)。
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