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中山鋰電池廠(chǎng)家分析什么是鋰電池低溫析鋰與高溫析鋰

2020-04-08 857

  鋰離子電池在充電時(shí),鋰離子從正極脫嵌并嵌入負極;可是當一些反常情況:如負極嵌鋰空間不足、鋰離子嵌入負極阻力太大、鋰離子過(guò)快的從正極脫嵌但無(wú)法等量的嵌入負極等反常發(fā)作時(shí),無(wú)法嵌入負極的鋰離子只能在負極外表得電子,然后構成銀白色的金屬鋰單質(zhì),這也便是常說(shuō)的“析鋰”。

  1、電解液滋潤不良析鋰

  電解液作為鋰離子導通的通道,假如量少或未能充分滋潤極片,就會(huì )引發(fā)析鋰。

  注液量少析鋰:當注液量較少時(shí),鋰離子在正負極間遷移的路徑受阻,然后構成細點(diǎn)狀的未嵌鋰區域或析鋰區域。

  失液量大析鋰:即使確保注液量滿(mǎn)足,電芯也依舊有電解液不足構成析鋰的風(fēng)險。極片壓實(shí)過(guò)高構成吸液困難、注液后老化時(shí)間不行、夾具壓力太大、除氣抽真空過(guò)猛等原因都或許引發(fā)失液量過(guò)大析鋰。

  極片中心滋潤不良析鋰:電芯吸液時(shí),電解液一般從電芯頭尾部滲入到極片中心方位,假如給出的電解液滋潤時(shí)間不足,則極片中心方位或許無(wú)法充分被電解液滋潤,鋰離子來(lái)到負極片中心方位,因為沒(méi)有滿(mǎn)足多的導通通道,而發(fā)作析鋰。

  負極壓死+失液量大析鋰:?jiǎn)渭冐摌O壓死或失液量大都會(huì )構成析鋰,原理上文已講。負極壓實(shí)大,同時(shí)也會(huì )下降電芯的保液量,假如二者同時(shí)發(fā)作,就會(huì )構成非常嚴峻的壓死+保液量低析鋰。

  2、水含量超支析鋰

  過(guò)多的水分會(huì )與電解液中的鋰鹽(LiPF6)發(fā)作不行逆的副反響,然后下降電芯容量并引發(fā)產(chǎn)氣。而水含量的來(lái)源又主要有兩處:電解液水含量超支,注液前極片水含量超支。

  電解液水含量超支析鋰:電解液過(guò)期或存儲條件不妥引發(fā)水含量超支后,過(guò)量的水分會(huì )與LiPF6發(fā)作不行逆反響并生成LiF,然后消耗電解液中的鋰離子、下降電芯容量。因為電芯中間部位反響活性高、四周低,因此電解液水含量超支的極片四周因為鋰鹽的分化而無(wú)法徹底嵌鋰。

  注液前極片水含量超支析鋰:其反響原理與電解液水含量超支共同,可是界面卻比電解液水含量超支更為復雜:不僅極片周?chē)嬖谇朵嚥怀浞謪^域,極片中心也會(huì )有不規則的未嵌鋰區域甚至析鋰。這說(shuō)明極片中超支的水含量并不是與鋰鹽在“均一”的反響,反響程度更大、消耗鋰鹽更多的方位,更簡(jiǎn)單出現極片中間的未嵌鋰區域。

  3、化成反常充電機制析鋰

  化成是鋰離子電池的初次充電進(jìn)程,而析鋰是由鋰離子無(wú)法嵌入負極導致、只能發(fā)作在充電進(jìn)程。因此化成工序反常極易引發(fā)析鋰。

  大電流化成析鋰:常溫化成時(shí),穩定且低阻抗的SEI膜只要在小電流時(shí)才會(huì )構成,假如電流過(guò)大,則負極外表就會(huì )構成高阻抗且不均一的副產(chǎn)物,其會(huì )影響鋰離子嵌入并構成析鋰。

  未化成直接分容析鋰:其原理與大倍率化成根本共同,且都會(huì )發(fā)作析鋰及由化成產(chǎn)氣構成的未嵌鋰。

  化成觸摸不良析鋰:化成時(shí)的電芯非常脆弱,此時(shí)保護負極的SEl膜尚未構成、界面間因為不斷產(chǎn)氣而無(wú)法確保杰出觸摸。因此,假如化成之前極片之間氣體沒(méi)有徹底排出,或化成期間產(chǎn)氣過(guò)大沒(méi)有排出,都會(huì )構成極片間觸摸不良,這也是化成析鋰的一個(gè)重要原因。

中山鋰電池廠(chǎng)家

  夾具化成未上夾板析鋰:夾具化成溫度高因此能夠促進(jìn)SEI膜的構成,夾板給電芯壓力然后確?;僧a(chǎn)氣能夠被及時(shí)排出。但假如夾具化成忘上夾板或夾板未加上壓力,則會(huì )構成化成產(chǎn)氣停留于極片間無(wú)法排出,對應方位發(fā)作褐色嵌鋰不充分區域甚至析鋰。

  電池化成前未熱冷壓析鋰:關(guān)于無(wú)條件進(jìn)行夾具熱壓化成的電芯而言,化成前要繼續熱冷壓或夾具baking。薄電芯本身重力小,極片簡(jiǎn)單貼合不緊,若化成前未進(jìn)行以上工序,則很簡(jiǎn)單發(fā)作觸摸不良引發(fā)的析鋰。

  化成前極片間氣體未排盡析鋰:電芯注液后,咱們期望極片間悉數被電解液填充而不再有注液前的氣體。但假如注液后抽真空作用欠安或化成前靜置方式不合適,極片間就會(huì )存在微量氣體,然后引發(fā)析鋰。

  化成后小氣泡狀黑凝:電芯面積比較大又比較薄時(shí),化成產(chǎn)氣或許難以排出,極片間起泡方位對應的負極片無(wú)法嵌鋰,并發(fā)作黑斑。

  4、鋰電池分容引發(fā)的析鋰

  分容本身不太簡(jiǎn)單成為析鋰發(fā)作的原因,可是一些前工序的反常會(huì )體現于分容當中。厚度較大或內部卷統過(guò)緊的電芯,分容后簡(jiǎn)單變形并會(huì )構成極片觸摸不良,觸摸不良區域會(huì )被電芯內部氣體填充、然后失去鋰離子遷移通道。最終構成條狀為主的未嵌鋰區域,并或許伴有析鋰。

  5、電芯變形析鋰:該反常原因與上例中變形未嵌鋰一樣:都是由厚度或許內部應力大的卷統電芯變形引起,之所以本例中存在析鋰,則是因為極片間氣體已被根本排盡,鋰離子能夠在正負極間絡(luò )繹,但又因為化成不良、正負極距離大等原因此析鋰。

  6、過(guò)充電析鋰:關(guān)于鉆酸鋰、三元而言,為了確保資料的穩定性,其設計容量皆遠低于理論容量,也便是說(shuō)即使在滿(mǎn)充狀態(tài)下,鉆酸鋰、三元依舊有許多的鋰離子沒(méi)有脫嵌出來(lái),而對其進(jìn)行過(guò)充后,這些“編刷外”的鋰離子到了負極并沒(méi)有滿(mǎn)足的嵌入空間,因此必然析鋰。與之對應的,磷酸鐵鋰的實(shí)踐容量與理論容量接近,即使過(guò)充,也無(wú)法釋放出過(guò)多的鋰離子,因此很難構成析鋰。

  7、低溫充電析鋰:在低溫條件下,電解液的離子導通率會(huì )下降,鋰離子從正極脫嵌及嵌入負極的阻抗會(huì )大幅添加,且嵌入負極阻抗的添加幅度更大,然后引發(fā)析鋰。

  8、高溫存儲產(chǎn)氣后引發(fā)析鋰

  電芯高溫存儲后簡(jiǎn)單產(chǎn)氣,發(fā)作的氣體會(huì )存在于極片之間,此時(shí)再對電芯進(jìn)行充放電,產(chǎn)氣的方位因為鋰離子傳輸路徑被隔絕,負極會(huì )發(fā)作未嵌鋰的黑色區域,黑色區域周?chē)蛟S發(fā)作析鋰。

  9、循環(huán)后析鋰

  任何電芯在歷經(jīng)了長(cháng)循環(huán)之后,界面都必定發(fā)作反常。關(guān)于循環(huán)后的電芯而言,從資料角度講,電解液的過(guò)早消耗、正極壽數的過(guò)早衰減、負極壽數的過(guò)早衰減,會(huì )引發(fā)不同的析鋰現象。循環(huán)進(jìn)程中假如鋰離子嵌入負極的路徑被阻斷,更會(huì )構成負極嚴峻析鋰及電芯外觀(guān)的全體膨脹。

  文章源自: 中山鋰電池廠(chǎng)家                        http://www.novodirection.com/


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