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有關(guān)磷酸鐵鋰離子電池老化詳解

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:1975次  |  2020年11月18日  

1、將磷酸鐵鋰離子電池置于高溫或常溫下一段時(shí)間,可以保證電解液能夠?qū)O片進(jìn)行充分的浸潤(rùn),有利于磷酸鐵鋰離子電池性能的穩(wěn)定;


2、磷酸鐵鋰離子電池經(jīng)過(guò)預(yù)化成工序后,磷酸鐵鋰離子電池內(nèi)部石墨負(fù)極會(huì)形成一定的量的SEI膜,但是這個(gè)膜結(jié)構(gòu)緊密且孔隙小,將磷酸鐵鋰離子電池在高溫下進(jìn)行老化,將有助于SEI結(jié)構(gòu)重組,形成寬松多孔的膜。


3、化成后磷酸鐵鋰離子電池的電壓處于不穩(wěn)定的階段,正負(fù)極材料中的活性物質(zhì)經(jīng)過(guò)老化后,可以促使一些副用途的加快進(jìn)行,例如產(chǎn)氣、電解液分解等,讓鋰磷酸鐵鋰離子電池的電化學(xué)性能快速達(dá)到穩(wěn)定。


4、剔除自放電嚴(yán)重的不合格磷酸鐵鋰離子電池,便于篩選一致性高的磷酸鐵鋰離子電池。


其中,老化工藝篩選內(nèi)部微短路電芯是一個(gè)重要的目的。磷酸鐵鋰離子電池貯存過(guò)程中開(kāi)路電壓會(huì)下降,但幅度不會(huì)很大,假如開(kāi)路電壓下降速度過(guò)快或幅度過(guò)大屬異常現(xiàn)象。磷酸鐵鋰離子電池自放電按照反應(yīng)類型的不同可以劃分為物理自放電和化學(xué)自放電。從自放電對(duì)磷酸鐵鋰離子電池造成的影響考慮,又可以將自放電分為兩種:損失容量能夠可逆得到補(bǔ)償?shù)淖苑烹姾陀谰眯匀萘繐p失的自放電。一般而言,物理自放電所導(dǎo)致的能量損失是可恢復(fù)的,而化學(xué)自放電所引起的能量損失則是基本不可逆的。磷酸鐵鋰離子電池的自放電來(lái)自兩個(gè)方面:1、化學(xué)體系本身引起的自放電;這部分重要是由于磷酸鐵鋰離子電池內(nèi)部的副反應(yīng)引起的,具體包括正負(fù)極材料表面膜層的變化;電極熱力學(xué)不穩(wěn)定性造成的電位變化;金屬異物雜質(zhì)的溶解與析出;


2、正負(fù)極之間隔膜造成的磷酸鐵鋰離子電池內(nèi)部的微短路導(dǎo)致磷酸鐵鋰離子電池的自放電。


磷酸鐵鋰離子電池在老化時(shí),K值(電壓降)的變化正是電極材料表面SEI膜的形成和穩(wěn)定過(guò)程,假如電壓降太大,說(shuō)明內(nèi)部存在微短路,由此可判定磷酸鐵鋰離子電池為不合格品。K值是用于描述電芯自放電速率的物理量,其計(jì)算方法為兩次測(cè)試的開(kāi)路電壓差除以兩次電壓測(cè)試的時(shí)間間隔△t,公式為:K=(OCV2-OCV1)/△t。


極片上的顆?;蛭⒘拷饘贇?jiān)?、隔膜上的微小缺陷、電芯在組裝過(guò)程中引入的粉塵等,都會(huì)造成電芯內(nèi)部微短路。關(guān)于微短路電芯,僅通過(guò)容量及一次電壓是無(wú)法完成篩選的,因此必須引入K值測(cè)試:通過(guò)精確計(jì)算其電壓降速率來(lái)判斷電芯是否存在微短路情況。


金屬異物造成磷酸鐵鋰離子電池內(nèi)部短路的基本原理有兩種過(guò)程,如圖2所示。尺寸較大的金屬顆粒直接刺穿隔膜,導(dǎo)致正負(fù)極之間短路,這是物理短路。另外,當(dāng)金屬異物混入正極后,充電之后正極電位升高,高電位下金屬異物發(fā)生溶解,通過(guò)電解液擴(kuò)散,然后負(fù)極低電位下溶解的金屬再在負(fù)極表面析出堆積,最終刺穿隔膜,形成短路,這是化學(xué)溶解短路。磷酸鐵鋰離子電池廠現(xiàn)場(chǎng)最常見(jiàn)的金屬異物有Fe、Cu、Zn、Al、Sn、SUS等。


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