鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:8270次 | 2020年12月03日
電解液對(duì)電池性能的影響有什么
電解液作為電池的重要組成部分,它的組成、濃度、數(shù)量的多少以及雜質(zhì)的種類和數(shù)量都將對(duì)電池的性能出現(xiàn)至關(guān)重要的影響。它直接影響電池的容電量、內(nèi)阻、循環(huán)壽命、內(nèi)壓等性能。
通過(guò)比較發(fā)現(xiàn),電解液一般采用大約7mol/l的KOH溶液(也有以一定NaOH代替KOH的),當(dāng)然電解液中也有加入少量其他成分如LiOH等的,但對(duì)一些雜質(zhì)諸如碳酸鹽、氯化物、硫化物等均要求較高。
電池的正、負(fù)極片只有在電解液中才能發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)。關(guān)于一顆封口的成品電池來(lái)說(shuō),其中的空間是一定的。若電解液太多,會(huì)造成封口氣室空間變小而使電池在充放電過(guò)程中的內(nèi)壓上升;另一方面,電解液太多造成堵塞隔膜孔,阻止了氧氣的傳導(dǎo),不利氫氣迅速?gòu)?fù)合,也會(huì)使電池的內(nèi)壓上升并可能氧化極片致使極片鈍化容量下降,內(nèi)壓的上升可能造成電池漏液、爬堿、使得電池失效。但若電解液太少,會(huì)使得極片不能完全浸漬到電解液,從而電化學(xué)反應(yīng)不完全或者說(shuō)極片的某些部分不能發(fā)生電化學(xué)反應(yīng),使得電池容量達(dá)不到設(shè)計(jì)要求,內(nèi)阻變大,循環(huán)壽命變短。
應(yīng)該注意電解液的濃度,以減少濃差電阻。
為何電池在貯存和使用過(guò)程中(循環(huán))會(huì)出現(xiàn)內(nèi)阻升高和放電容量降低以及充電效率降低呢?原因是多方面的:
首先,添加劑Co在貯存和使用過(guò)程中會(huì)往極片的而導(dǎo)致極片表面的Co含量降低,從而使得極片表面的接觸電阻增大(表現(xiàn)為內(nèi)阻上升),從而降低充電效率和析氧過(guò)電位,最終導(dǎo)致放電容量下降。
其次,在循環(huán)過(guò)程中,極片被電解液腐蝕,導(dǎo)致極片粉末松散、脫落或者說(shuō)接觸不好(粒子與粒子、粒子與基材之間)導(dǎo)致內(nèi)阻升高,以及過(guò)度充/放電致使極片受到損傷。
其三,可能是由于極片膨脹,把隔膜中的電解液擠干和吸出,由于電化學(xué)反應(yīng)總是從表面開(kāi)始進(jìn)行而后再向深層發(fā)展,因此導(dǎo)致電化學(xué)反應(yīng)不完全,導(dǎo)致放電容量下降;并由于電解液的匱乏,致使內(nèi)阻升高(濃差電阻和離子傳導(dǎo)電阻/
遷移電阻升高),充電電位升高,放電電位下降。
其四,可能是由于電解液中的水份在循環(huán)或儲(chǔ)存一段時(shí)間之后,以某種目前尚不清楚的形式存在,如結(jié)晶水、被范德華力束縛、被氫鍵等力所束縛,而不能參與電化學(xué)反應(yīng)(即升高了電解液的濃度),致使電化學(xué)過(guò)程中離子傳導(dǎo)困難,內(nèi)阻升高,充電電位升高,放電電位下降,最終導(dǎo)致放電容量下降。
最后,也可能是由于電池在循環(huán)或儲(chǔ)存過(guò)程中,電解液被重新分配、擴(kuò)散和滲透到極片的深層中去,致使電極表面的電解液量下降,而電化學(xué)反應(yīng)總是從表面開(kāi)始進(jìn)行而后再向深層發(fā)展,因此導(dǎo)致電化學(xué)反應(yīng)不完全從而出現(xiàn)一系列的間題。
當(dāng)然,電池在使用過(guò)程中過(guò)度充/放電,致使電池壓,氫氣/氧氣在出的同時(shí)帶出電解液,從而使得電解液干涸,也是重要原因之一。
解剖開(kāi)貯存和使用過(guò)的電池,會(huì)發(fā)現(xiàn)電池內(nèi)部的極板和隔膜紙干燥(目視),也許是以上所述原因之一或幾個(gè)因素共同用途的結(jié)果。