鉅大LARGE | 點擊量：2002次 | 2020年11月16日
電解液缺失對電芯性能的影響
電解液缺失，就好比電芯得了病，得了病，就必然有重有輕。電解液缺失對電芯性能的影響，何為輕何為重？輕者如何重者如何？這就是本文主要討論的問題。另外，由于不同材料、不同工藝所對應(yīng)的吸液量是不同的，所以本文僅是以電解液注液量的"略少、少、嚴重少"這三個定性的詞語來形容電解液的缺失程度；定量來說的話，由于種種原因，文武目前還沒有這個能力。"略少"時的情況。
其實即使是略少，電芯也已經(jīng)是不良品了。電解液少，既有可能是注液量少了，也有可能是老化時間短造成極片浸潤不充分，但本文不過多討論這一問題。電解液略少的電芯，如同潛伏著的諜戰(zhàn)人員一樣，不容易被發(fā)現(xiàn)。這個時候，電芯的容量和內(nèi)阻都是正常的，檢測出電解液略少電芯有三類方法：拆電芯、稱重、測試。
拆電芯：，此時滿充負極會出現(xiàn)類似于下面圖片的樣子：
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
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%
拆開屬于破壞性試驗且一次只能檢測一個電芯，雖然可以最為直觀和準確的確定問題，但實際用此方法篩選電芯的可能性卻幾乎沒有。
稱重：這一方法準確性較低，因為極片、鋁塑膜等也會有重量差異；電解液既然是"略少"，那么實際每個電芯的保液量也就不會差距很大，這樣其他材料的重量差異，很可能大于電解液重量的差異。當(dāng)然，可以通過注液時實測每個電芯的注液量或者保液量來準確的、及時的得知問題電芯，但是與其對全電芯稱重，不如增加注液設(shè)備的準確性和優(yōu)化工藝，從而治標治本。
測試：這個是問題的重點，用何種測試方法能夠篩選出電解液"略少"的電芯，等價于電解液"略少"的電芯會有何種異常。目前文武僅知道兩種方法可以測出容量、內(nèi)阻皆正常的，但是電解液卻略少的電芯。這兩個方法分別是：循環(huán)、倍率放電平臺。
循環(huán)，可以說是檢查鋰離子電池電性能的方法，縱觀鋰離子電池材料和制成時的近乎無數(shù)種的異常，絕大多數(shù)的最終影響都是兩個字：循環(huán)。
電解液略少時，容量或是說正極克發(fā)揮是正常的，前幾十次循環(huán)的話，容量并不會明顯衰減；隨著電解液缺失的程度的加重，能夠保持較高容量保持率的循環(huán)次數(shù)會逐漸減少；或者說，電解液"略少"中電解液相對較多的電芯，可能會以正常容量衰減速率循環(huán)幾十次甚至上百次才會明顯衰減；電解液"略少"中電解液相對較少的電芯，可能循環(huán)十次二十次容量就開始明顯跳水。
但不論在容量跳水前電芯能按正常容量衰減速度循環(huán)多少次，跳水開始后，電芯的容量都會快速衰減；衰減過程中，電芯的表現(xiàn)是能充入容量，但是放出容量較低（很像氣數(shù)已盡的人"有進氣兒沒出氣兒"的樣子哦），如果做充電容量/放電容量圖的話，跳水期間二者的比值會明顯高于1；跳水之后，電芯的容量并不會馬上降為0，而是相對穩(wěn)定的維持在其初始容量的20%~40%中的位置一段時間；再往后，文武就沒有測過了。
以下是一個因電解液不足而容量跳水的電芯的循環(huán)容量曲線和C/D曲線，
循環(huán)性能的降低，是電解液缺失的一個必然結(jié)果，只要電解液的量足夠維持電芯循環(huán)到規(guī)格書中規(guī)定的循環(huán)次數(shù)，就可以認為電解液是充足的。但是，循環(huán)性能無法作為篩選電解液量少的電芯的手段，原因很簡單，不再多說。
倍率放電平臺，這里所說的平臺，一定要是相對較高倍率的平臺，0.2C/0.5C是看不出來差異的。文武比較了同設(shè)計下，實際平均保液量分別為0.002g/mAh和0.0023g/mAh兩批電芯的0.5C/3.6V、1C/3.6V和2C/3.4V的平臺容量，二者0.5C平臺幾乎一致，但電解液充足的第二組1C和2C平臺容量要高于電解液不足的第一組約8%(文武做的是容量型卷繞軟包電芯，倍率型或者疊片電芯所用測試倍率肯定要再高才可以)。與全檢稱重、測循環(huán)、拆電芯相比，用高倍率放電對比平臺容量這一方法預(yù)測電解液略少的電芯，可行性顯然更大。但問題是，對于制成較差的廠子，高倍率下，電芯平臺容量本身就可能相差很多，這樣的話定標準是很難的。而對于一致性很好的廠子來說，保證注液量和吸液量又是很簡單的問題。實在是讓人糾結(jié)啊。
對于電解液"略少"的電芯，由于正極克發(fā)揮還是足夠的（克發(fā)揮不足，在本文叫做"嚴重少"），因而最開始極片可能僅是比較干，但是還沒有析鋰。但隨著循環(huán)的進行，析鋰會越來越嚴重。"少"時的情況
與"略少"相比，"少"的時候，問題就要簡單的多了。依照文武的定義來說，當(dāng)電解液少到讓電芯高內(nèi)阻的時候，就可以稱呼為"少"了。這個時候，電芯的正極克發(fā)揮依舊是正常的，但是循環(huán)、倍率平臺容量都要明顯的差于"略少"的情況。
與剛才所說的"略少"和后面眼談到的"嚴重少"相比，"少"是一個可遇不可求的中間態(tài)。文武是做樣品的，這種中間態(tài)的情況在樣品中，還真的沒見過一次。不過有一次測110pcs量產(chǎn)電芯的自放電時（由于測了那批數(shù)據(jù)，才有了之前的《自放電淺析》），順便關(guān)注了一下里面內(nèi)阻較高、但是容量正常的電芯，發(fā)現(xiàn)的問題有：
平臺容量低，即使是0.2C的平臺容量，也要明顯低于內(nèi)阻正常的電芯，更不用說高倍率平臺容量了。
無法完成循環(huán)，這是對實際現(xiàn)象的描述，當(dāng)文武測過這幾個高內(nèi)阻電芯的倍率后，將電芯擱置了幾天，然后有了空余測試通道準備測1C循環(huán)，上下限保護電壓分別為4.5V和2.5V，這時發(fā)現(xiàn)，不論是充電還是放電，通道都會馬上進入保護（這種析鋰電芯，此時處于高電壓狀態(tài)，但本文不多談?wù)摯藛栴}）。更換通道也沒有改善后，測了一下電芯的重量，發(fā)現(xiàn)比正常電芯低0.5~1g，室外拆開電芯，全部起火！
由于電解液"少"的電芯，內(nèi)阻已然偏高，而內(nèi)阻基本是所有電池廠都會關(guān)注的參數(shù)，所以篩選出電解液"少"的電芯，并不難。需要再一次強調(diào)的是，電解液"少"的電芯，會遇到電解液"略少"的電芯的一切問題，同時也會增加一個問題：內(nèi)阻偏高。"嚴重少"的情況
拋開一切不看，電解液"嚴重少"時，最為明顯的結(jié)果就是：低容。電芯的內(nèi)阻往往是由電芯廠制定的，制成一般的話，偶有高內(nèi)阻也可能出貨，但是容量不足的話，可就完全沒有補救的可能性了。
處于"嚴重少"的電芯，克發(fā)揮、內(nèi)阻、平臺、循環(huán)等問題，將會一起爆發(fā)。當(dāng)看到電芯低容且高內(nèi)阻時，就很有可能是電解液"嚴重少"的情況；如果再與正常電芯對比一下重量，則可以幾乎確認問題所在。此時，就不要拆電芯了，起火的可能性非常大。
如果將電芯分開來看的話，電解液"嚴重少"時還可以分為正極吸液不足和負極吸液不足這兩個方面來看。當(dāng)正極吸液不足時，沒有足夠的鋰離子能夠從正極脫嵌，但是負極吸液充足，只要是脫嵌的鋰離子，就可以嵌入負極。結(jié)果就是正負極都很干，但是負極并沒有析鋰。當(dāng)負極吸液不足、正極充足時，正極可以提供充足的鋰離子給負極，但是負極沒有辦法接受，于是負極析鋰。但不論是哪種情況，電芯的外在表現(xiàn)都是：低容、高內(nèi)阻、低平臺、低循環(huán)。電解液"嚴重少"的電芯拿去做循環(huán)，十次就可能掉10%的容量，且循環(huán)后由于嚴重析鋰，電芯會變得異常的厚。
最后還要重申一下本文的主旨。文章將電解液少按程度分為"略少""少""嚴重少"這三個程度，程度重的在有自己特有的問題的同時，也必然發(fā)生程度比其輕的全部問題。就好比人的某處染疾，嚴重的時候有嚴重時候特有的病癥，但也必然同時擁有輕的時候的所有病癥。
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