聚合物锂电池电量去哪了,如何把电量给找回来?

来源:聚合物锂电池   2019-08-16  阅读数:

  我们都知道聚合物锂电池都是存在自放电现象的。而随着聚合物锂电池的广泛应用,其自放电现象直接影响着人们手中使用的锂电产品的续航问题,这也使得人们对它的电量损耗越累越关心;聚合物锂电池的电量去哪了,怎么就不见了,如何给电量找回来?

  聚合物锂电池的自放电现象,指的是电池在不使用搁置的状态下,自身会损耗电量的现象。根据锂电研究者和锂电池厂家们提供的资料,聚合物锂电池自放电可划分为两种情况:一是电池容量损失可逆,在容量损耗后可以通过充电使容量恢复;二是电池容量损失不可逆,这种情况比较严重,容量损耗之后不能恢复。

一、影响聚合物锂电池自放电率的先天因素

  先天的影响主要来自于电池内部电化学材料损失和电芯内部短路。电芯材料的损失为不可逆反应,造成电芯容量的损失,损失的多少,是容量恢复性能的体现;短路造成的电量损失,消耗了当前电量,容量不受这部分反应的影响。

  容量损失带来的电量损失(不可逆)与单纯的电量损失(可逆)的和,即是自放电量。

1.内部短路

  因为现在很多锂电池厂家都还是采用人工生产,在生产制造过程中,难免会混入一些灰尘杂质,这些杂质属性复杂,有些杂质可以直接造成正负极的轻微导通,使得电荷中和,电量受损。

  集流体的尺寸偏差和加工毛刺,也可能导通正负极。在电芯生命初期,只表现为自放电较高,而时间越长,其造成正负极大规模短路的可能性越大,是电池热失控的一个重要成因。

2.隔膜缺陷

  隔膜主要的功能是隔离聚合物锂电池的正负极,使得只有锂离子通过而电子无法通过。如果隔膜质量出现问题,屏障的作用不能正常发挥。一点微小的缺陷,都会对电池自放电率产生明显的影响。

锂聚合物电池

二、影响聚合物锂电池自放电率的后天因素

  当然,也可能是你使用的聚合物锂电池自身没什么问题;但不可排除外界因素的影响,不同的使用环境,应用状态以及生命阶段,电池的自放电率都会有所不同。

1.温度

  外界环境温度越高,电化学材料的活性越高,聚合物锂电池的正、负极材料、电解液等参与的副的反应会更激烈,在相同的时间段内,造成更多的电池容量损失。

2.外部短路

  如果聚合物锂电池处于开路放置,其外部短路主要受到空气污染程度和空气湿度等的影响。正规的电池自放电特性测试实验,都会严格要求实验室环境以及湿度范围,就是这个原因,高的空气湿度会导致导电率上升。而空气污染主要指,污染物中可能含有导电性颗粒,空气的导电率会因此上升。

3.荷电量

  研究人员专门对比过荷电量对自放电率的影响,总体趋势是,荷电量越高,自放电率越高。最基本的理解,荷电量越高,表示正极电势越高,负极电势相对越低。这样正极氧化性越强,负极还原性越强,副反应就越激烈。

4.时间

  在同样电量和容量的损失效率下,时间越长,损失的电量和容量也就越多。但自放电性能一般是用作不同电芯进行比较的指标,都会比“自放电率”,也就是相同前提条件,相同时间下,进行比较,所以时间的作用只能说是影响“自放电量”。

5.SEI膜的老化

  随着聚合物锂电池循环使用的不断增加,SEI膜的均匀性和致密性都会有所改变。逐渐老化的SEI膜对负极的保护逐渐出现漏洞,使得负极与电解液的接触越来越多,副反应增加。出于相同的原因,不同质量的SEI膜,在电池生命初期也会带来不同的自放电率。

聚合物锂电池SEI膜

  因此,把自放电率作为SEI膜质量的一个表征,常常在生产中应用;而改善自放电率的手段之一,就是增加添加剂,提高SEI膜质量。

测试聚合物锂电池自放电率

三、测试聚合物锂电池自放电率

  自放电率的测试,有多种用途。

  一种是把电池的自放电率作为电池质量的检验检测指标,用在国标行标里,横向比较不同厂家的产品水平,把关行业质量;另外一种,用于电芯分选配组。电芯的一致性是成组后电池包质量的重要参数,人们研究了各种方法对电芯进行分组,期望得到尽可能一致的电芯用在同一个电池包里。自放电率,就是静态筛选的常用指标之一。

  还有一种,作为产品质量把关的一个方法,同一个批次的电芯,如果某些电芯存在自放电率过高现象,说明其自身质量存在缺陷,必须挑选出来,单独处置。

  最后一种,把自放电率作为衡量电芯老化程度的指标,用于评估电池的健康状态。