鉅大LARGE | 點擊量:2423次 | 2011年09月05日
鋰電池自放電
鋰離子電池自放電按照容量損失后是否可逆劃分為兩種:容量損失可逆,指經(jīng)過再次充電過程容量可以恢復(fù);容量損失不可逆,表示容量不能恢復(fù)。影響自放電程度的因素有:陰極和電池的制備過程,電解液的性質(zhì)與濃度,電池的存放溫度和儲存時間,其中,對溫度的依賴性比較大。
鋰離子電池自放電小,且引起的容量損失大部分都可以恢復(fù),下面以錳酸鋰為例對這種現(xiàn)象背后的原因進(jìn)行分析。
從機(jī)理上講,充滿電的鋰電池自放電是由于電解質(zhì)的分解反應(yīng)和鋰的初始嵌入反應(yīng)引起的,前者不可逆,后者可逆。
進(jìn)一步講,鋰在正極和負(fù)極的嵌入與脫嵌之所以能夠恢復(fù),是因為兩電極都以相同速率進(jìn)行自放電,從而暗含了容量平衡機(jī)理,但長期的自放電之后,兩電極的容量平衡會漸被打破,且在此后充電過程中會有鋰在碳負(fù)極析出的危險,造成容量不可恢復(fù)。
自放電快慢可以用鋰電池自放電率來表示,不過,這個自放電率是不確定的。在機(jī)理上,主要是受電解質(zhì)溶劑的氧化速率控制的,溶劑氧化主要發(fā)生在碳黑表面,低表面積的碳黑可以控制自放電速率,對于錳酸鋰電池而言,減小活性物質(zhì)的表面積,以及延緩溶劑在集流體上的氧化也是很重要的,以上是在鋰電池制備過程中造成不同自放電率的根源。
鋰電池自放電還有外部因素的影響。一是儲存時間的影響,如上所述,時間越長,則鋰電池正負(fù)極之間的容量平衡就會被逐漸打破并深化,電解質(zhì)的分解反應(yīng)也會累積一些不可逆容量損失。因而,儲存時間越長,自放電率會越來越大。
鋰離子電池的自放電率相對于其他類型電池來說還是微不足道的,這是由鋰電池結(jié)構(gòu)所決定的。因此,對于鋰電池自放電率的表述一般是以一個月的容量損失來計算的。通常,鋰電池在室溫條件下的月自放電率為3%,但如果不注意環(huán)境則有可能加速,如在55℃以上的高溫下自放電率為10%,竟然是室溫下的3倍以上,雖然自放電引起的容量大部分可恢復(fù),但這種高溫下的自放電率還是驚人的,長期在不適宜的溫度環(huán)境下,自然會對鋰電池的終極壽命產(chǎn)生很大影響。
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