解析鋰電池的自放電問題

目前鋰電池在類似于筆記本，數碼相機，數碼攝像機等各種數碼設備中的使用越來越廣泛，另外，在汽車，移動基站，儲能電站等當中也有廣闊的前景。在這種情況下，電池的使用不再像手機中那樣單獨出現，而更多是以串聯或并聯的電池包的形式出現。

電池包的容量和壽命不僅與每一個單個電池有關，更與每個電池之間的一致性有關。不好的一致性將會極大拖累電池包的表現。

自放電的一致性是影響因素的一個緊要部分，自放電不一致的電池在一段時間儲存之后SOC會發生較大的差異，會極大地影響它的容量和安全性。對其進行研究，有助于提高我們的電池包的整體水平，獲得更高的壽命，降低產品的不良率。

自放電機理

鋰鈷石墨電池電極反應如下：

電池開路時，不發生以上反應，但電量仍舊會降低，這緊要是由于電池自放電所造成。造成自放電的原由緊要有：

a.電解液局部電子傳導或其它內部短路引起的內部電子泄露。

b.由于電池密封圈或墊圈的絕緣性不佳或外部鉛殼之間的電阻不夠大（外部導體，濕度）而引起的外部電子泄露。

c.電極/電解液的反應，如陽極的腐蝕或陰極由于電解液、雜質而被還原。

d.電極活性材料局部分析。

e.由于分析產物（不溶物及被吸附的氣體）而使電極鈍化。

f.電極機械磨損或與集流體間電阻變大。

自放電的影響

1、自放電導致儲存過程容量下降

幾個典型的自放電過大造成的問題：

1、汽車停車時間過久，啟動不了；

2、電池入庫前電壓等一切正常，待出貨時發現低電壓甚至零電壓；

3、夏天車載GPS放在車上，過段時間使用感覺電量或使用時間分明不足，甚至伴隨電池發鼓。

2、金屬雜質類型自放電導致隔膜孔徑堵塞，甚至刺穿隔膜造成局部短路，危及電池安全

3、自放電導致電池間SOC差異加大，電池包容量下降

由于電池的自放電不一致，導致電池包內電池在儲存后SOC出現差異，電池性能下降。客戶在拿到儲存過一段時間的電池包之后常常能夠發現性能下降的問題，當SOC差異達到20%左右的時候，組合電池的容量就只剩余60%~70%。

4、SOC差異較大容易導致電池的過充過放

一、化學&物理自放電的區分

1、高溫自放電與常溫自放電比較

物理微短路與時間關系分明，長時間的儲存關于物理自放電的選擇更加有效；而高溫下化學自放電則更顯著，使用高溫儲存來選擇。

按照高溫5D，常溫14D的方式儲存：倘若電池自放電以物理自放電為主，則常溫自放電/高溫自放電≈2.8；倘若電池自放電以化學自放電為主，則常溫自放電/高溫自放電＜2.8。

2、循環前后的自放電比較

循環會造成電池內部微短路熔融，從而使物理自放電降低，所以：倘若電池自放電以物理自放電為主，則循環后的自放電降低分明；倘若電池自放電以化學自放電為主，則循環后的自放電無分明變化。

3、液氮下探測漏電流

在液氮下使用高壓探測儀測量電池漏電流，如有以下情況，則說明微短路嚴重，物理自放電大：1）某一電壓下，漏電流偏大；2）不同電壓下，漏電流之比與電壓之比相差大。

4、隔膜黑點分解

通過觀察和測量隔膜黑點的數量、形貌、大小、元素成分等，來判斷電池物理自放電的大小及其可能的原由：1）一般情況下，物理自放電越大，黑點的數量越多，形貌越深（特別是會穿透到隔膜另一面）；2）根據黑點的金屬元素成分判斷電池中可能含有的金屬雜質。

5、不同SOC的自放電比較

不同SOC狀態下，物理自放電的貢獻會有差異。通過試驗驗證，100%SOC下更容易辨別物理自放電異常的電池。

二、自放電探測

1、自放電測試辦法

1）電壓降法

用儲存過程中電壓降低的速率來表征自放電的大小。該辦法操作簡單，缺點是電壓降并不能直觀地反映容量的損失。電壓降法最簡單實用，是當前加工普遍采用的辦法。

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