当前位置:首页 > 新闻中心 > 行业动态 行业动态

锂离子电池的自放电原理

2016-08-22

接触式烘箱

图片来源:深圳市镭煜科技有限公司

电池完全充电后,放置一个月。然后用1C放电至3.0V,其容量记为C2;电池初始容量记为C0;1-C2/C0即为该电池之月自放电率;行业标准锂离子电池月自放电率小于12%,我们可以做到6%-8%。

原理:自放电是指电池在未使用状态下,电容量自然损失的现象。锂离子电池自放电导致容量损失分两种情况:一是可逆容量损失;二是不可逆容量的损失。可逆容量损失是指损失的容量能在充电时恢复,而不可逆容量损失则相反,正负极在充电状态下可能与电解质发生微电池作用,发生锂离子嵌入与脱嵌,正负极嵌入和脱嵌的锂离子只与电解液的锂离子有关,正负极容量因此不平衡,充电时这部分容量损失不能恢复。如:

锂锰氧化物正极与溶剂会发生微电池作用产生自放电造成不可逆容量损失:

LiyMn2O4+xLi++xe→Liy+xMn2O4

溶剂分子(如PC)在导电性物质碳黑或集流体表面上作为微电池负极氧化:

xPC→xPC-自由基+xe

同样,负极活性物质可能会与电解液发生微电池作用产生自放电造成不可逆容量损失,电解质(如LiPF6)在导电性物质上还原:

PF5+xe→PF5-x

充电状态下的碳化锂作为微电池的负极脱去锂离子而被氧化:

LiyC6→Liy-xC6+xLi++xe

自放电影响因素:正极材料的制作工艺;温度;时间。

自放电速率主要受溶剂氧化速率控制,因此溶剂的稳定性影响着电池的贮存寿命。溶剂的氧化主要发生在碳黑表面,降低碳黑表面积可以控制自放电速率,但对于LiMn2O4正极材料来说,降低活性物质表面积同样重要,同时集电体表面对溶剂氧化所起的作用也不容忽视。

通过电池隔膜而泄漏的电流也可以造成锂离子电池中的自放电,但该过程受到隔膜电阻的限制,以极低的速率发生,并与温度无关。考虑到电池的自放电速率强烈地依赖于温度,故这一过程并非自放电中的主要机理。

如果负极处于充足电的状态而正极发生自放电,电池内容量平衡被破坏,将导致永久性容量损失。

长时间或经常自放电时,锂有可能沉积在碳上,增大两极间容量不平衡程度。Pistoia等比较了3种主要金属氧化物正极在各种不同电解液中的自放电速率,发现自放电速率随电解液不同而不同。并指出自放电的氧化产物堵塞电极材料上的微孔,使锂的嵌入和脱出困难并且使内阻增大和放电效率降低,从而导致不可逆容量损失。