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电池自放电率的测试

时间:2019-08-03 13:52来源:中国电池联盟 作者:龙阙
点击: 次

       二次电池都存在自放电现象，且自放电率相对较低。
 
       二次电池又称充电电池或蓄电池，是指在电池放电后可通过充电的方式使活性物质激活而继续使用的电池。
 
       电池的自放电又称荷电保持能力，是指在开路状态下，电池储存的电量在一定环境条件下的保持能力。
 
       二次电池的自放电要远大于一次电池，且大电流放电性能也比一次电池强。不过在小电流、间歇性放电的条件下，二次电池的质量比容量却小于一次电池。
 
       从结构上来讲，二次电池在放电时电极体积和结构之间会发生可逆变化，而一次电池内部则比较简单，不需要调节可逆性变化。

一
 
       一般而言，电池储存温度越低，自放电率也会越低，但温度过低或者过高，也都有可能会造成电池损坏，而无法使用，BYD常规电池要求储存温度范围为-20~45。
 
       如此一来，测试电池自放电率，就显得尤为重要了。那么，又该如何测试电池的自放电率呢？
 
       测试电池自放电率最常用的方法，便是分别测量搁置前后的电池电量，从而得到一个比值，作为自放电率。不过，这种方法耗时长，成本高，所以往往只用在少数场合，比如产品认证检测，产品抽样检查等。
 
      实验论证表明，电池在较低的荷电状态下，开路电压与荷电量的曲线图上，低电量时曲线斜率比较大，较小的电量下降就会产生较大的电压下降，如图所示。
 

 
       测试电池的自放电率，用途是多方面的。
 
       从电池质量来讲，将电池自放电率用作电池质量检测指标，用在行业标准与国家标准里，可以横向比较不同厂家的产品制造水平，对产品质量进行把关。
 
       比如，在同一批次电池电芯里，如果有些电芯存在自放电率过高现象，说明产品自身质量存在缺陷，工作人员便可挑选出来，重新再做处理。
 
       从电池电芯分选配组来讲，电芯的一致性是电池包质量的重要参数，工作人员在研究各种方法对电芯进行进行分组，都希望得到一致的电芯，然后用在同一个电池包里。而电池的自放电率，正是静态筛选的常用指标之一。
 
二
 
       在某种状态下，由于某种因素的影响，电池会损失电荷，从而电池也就没了保持能力。
 
      这些因素包括荷电量、SEI膜的老化、时间、电池外部短路、温度、电池开路放置、电化学材料副反应、电池隔膜缺陷、电池内部短路等。
 
       在不同的使用环境、应用状态，以及生命阶段，电池的自放电率也会有所不同。
 
       随着电池循环使用的不断增加，SEI膜的均匀性和致密性也会有所改变。逐渐老化的SEI膜对负极的保护也就会逐渐出现漏洞，使得负极与电解液的接触越来越多。所以，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。
 
       电池隔膜的功能是隔离电池正负极，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，也会对自放电率造成明显的影响。
 
       研究表明，荷电量越高，电池的自放电率就会越高。由此得出，荷电量越高，则表示正极电势越高，负极电势就相对越低。所以，电池正极氧化性越强，负极的还原性就会越强，副反应也就越激烈。
 
       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。不过，电池自放电性能一般是用于不同电芯进行比较的指标，在相同前提条件、相同时间下进行比较。
 
       开路放置的电池，外部短路主要受到空气污染程度和空气湿度的影响。所以，正规的电池自放电特性测试实验，都会严格要求实验室的环境，以及湿度范围。
 
       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。电池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。
 
       电池材料副反应主要发生在三个部分，即正极材料、负极材料和电解液。
 
       电池正极材料主要是各类锂的化合物，始终与电解液存在着微量的反应，环境条件不同，反应的激烈程度也不同。
 
       正极材料与电解液反应生成不溶产物，使得反应不可逆。参与反应的正极材料失去了原来的结构，电池也就失去了相应的电量和容量。
 
      电池负极材料具备与电解液反应的能力，在化成过程中，反应产物SEI膜附着在电极表面，使得电极与电解液停止了激烈的反应。不过，透过SEI膜的缺陷，此反应也一直在少量进行。
 
       电解液与负极的反应同时消耗电解液中的锂离子和负极材料，反应带来电量损失的同时，也带来电池最大可用容量的损失。
 
       电解液除了与正负极反应，与自身材质中的杂质也反应。与正负极材料中的杂质反应，会生成不可逆的产物，使得锂离子总量减少，此为电池最大可用容量损失的原因。
 
       一般来讲，环境温度越高，电化学材料的活性就越高，电池正极材料、负极材料、电解液等反应也就会越激烈，在相同的时间段内，造成的容量损失就会越多。
 
       总而言之，言而总之，电池制造工序，一定要做好自放电率测试。

(责任编辑：子蕊)
文章标签： 电池 自放电率
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