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象的。而隨著聚合物鋰電池的廣泛應用,其自放電現象直接影響著人們手中使用的鋰電產品的續(xù)航問題,這也使得人們對它的電量損耗越累越關心;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象,指的是電池在不使用擱置的狀態(tài)下,自身會損耗電量的現象。根據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;二是電池容量損失不可逆,這種情況比較嚴重,容量損耗之后不能恢復。
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部電化學材料損失和電芯內部短路。電芯材料的損失為不可逆反應,造成電芯容量的損失,損失的多少,是容量恢復性能的體現;短路造成的電量損失,消耗了當前電量,容量不受這部分反應的影響。
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.內部短路
因為現在很多鋰電池廠家都還是采用人工生產,在生產制造過程中,難免會混入一些灰塵雜質,這些雜質屬性復雜,有些雜質可以直接造成正負極的輕微導通,使得電荷中和,電量受損。
集流體的尺寸偏差和加工毛刺,也可能導通正負極。在電芯生命初期,只表現為自放電較高,而時間越長,其造成正負極大規(guī)模短路的可能性越大,是電池熱失控的一個重要成因。
2.隔膜缺陷
隔膜主要的功能是隔離聚合物鋰電池的正負極,使得只有鋰離子通過而電子無法通過。如果隔膜質量出現問題,屏障的作用不能正常發(fā)揮。一點微小的缺陷,都會對電池自放電率產生明顯的影響。
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,應用狀態(tài)以及生命階段,電池的自放電率都會有所不同。
1.溫度
外界環(huán)境溫度越高,電化學材料的活性越高,聚合物鋰電池的正、負極材料、電解液等參與的副的反應會更激烈,在相同的時間段內,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驗,都會嚴格要求實驗室環(huán)境以及濕度范圍,就是這個原因,高的空氣濕度會導致導電率上升。而空氣污染主要指,污染物中可能含有導電性顆粒,空氣的導電率會因此上升。
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,負極電勢相對越低。這樣正極氧化性越強,負極還原性越強,副反應就越激烈。
4.時間
在同樣電量和容量的損失效率下,時間越長,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行比較的指標,都會比“自放電率”,也就是相同前提條件,相同時間下,進行比較,所以時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有所改變。逐漸老化的SEI膜對負極的保護逐漸出現漏洞,使得負極與電解液的接觸越來越多,副反應增加。出于相同的原因,不同質量的SEI膜,在電池生命初期也會帶來不同的自放電率。
因此,把自放電率作為SEI膜質量的一個表征,常常在生產中應用;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量的檢驗檢測指標,用在國標行標里,橫向比較不同廠家的產品水平,把關行業(yè)質量;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量的重要參數,人們研究了各種方法對電芯進行分組,期望得到盡可能一致的電芯用在同一個電池包里。自放電率,就是靜態(tài)篩選的常用指標之一。
還有一種,作為產品質量把關的一個方法,同一個批次的電芯,如果某些電芯存在自放電率過高現象,說明其自身質量存在缺陷,必須挑選出來,單獨處置。
最后一種,把自放電率作為衡量電芯老化程度的指標,用于評估電池的健康狀態(tài)。
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