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    鋰電池電解液缺失對電芯性能的影響

    發布日期:2020-06-30

    核心提示:本文有些倉促,可是就這個主題而言,或許再等半年,文武也難有新的見地,所以就急著寫出來啦!文章歸于掃盲性質,文武也是半盲,
    本文有些倉促,可是就這個主題而言,或許再等半年,文武也難有新的見地,所以就急著寫出來啦!文章歸于掃盲性質,文武也是半盲,所以“高人”不要讀文章,也不要留言,謝謝!
    “疾在腠理,湯熨之所及也;在肌膚,針石之所及也;在腸胃,火齊之所及也;在骨髓,司命之所屬,無法何也。”這是中學課本中,《扁鵲見蔡桓公》中的一段話;疾在腠理、在肌膚、在腸胃、在骨髓,形象的描繪了疾病的四個程度。電解液缺失,就比如電芯得了病,得了病,就必定有重有輕。電解液缺失對電芯功能的影響,何為輕何為重?輕者怎么重者怎么?這就是本文首要評論的問題。另外,因為不同資料、不同工藝所對應的吸液量是不同的,所以本文僅是以電解液注液量的“略少、少、嚴峻少”這三個定性的詞語來描繪電解液的缺失程度;定量來說的話,因為種種原因,文武現在還沒有這個才能。“略少”時的狀況。
    其實即使是略少,電芯也已經是不良品了。電解液少,既有或許是注液量少了,也有或許是老化時間短造成極片浸潤不充分,但本文不過多評論這一問題。電解液略少的電芯,好像潛伏著的諜戰人員一樣,不容易被發現。這個時分,電芯的容量和內阻都是正常的,檢測出電解液略少電芯有三類辦法:拆電芯、稱重、測驗。
    拆電芯:,此刻滿充負極會呈現類似于下面圖片的姿態:
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    拆開歸于破壞性實驗且一次只能檢測一個電芯,雖然能夠最為直觀和精確的確定問題,但實踐用此辦法挑選電芯的或許性卻簡直沒有。
    稱重:這一辦法精確性較低,因為極片、鋁塑膜等也會有分量差異;電解液既然是“略少”,那么實踐每個電芯的保液量也就不會差距很大,這樣其他資料的分量差異,很或許大于電解液分量的差異。當然,能夠通過注液時實測每個電芯的注液量或許保液量來精確的、及時的得知問題電芯,可是與其對全電芯稱重,不如添加注液設備的精確性和優化工藝,從而治標治本。
    測驗:這個是問題的重點,用何種測驗辦法能夠挑選出電解液“略少”的電芯,等價于電解液“略少”的電芯會有何種反常。現在文武僅知道兩種辦法能夠測出容量、內阻皆正常的,可是電解液卻略少的電芯。這兩個辦法分別是:循環、倍率放電渠道。
    循環,能夠說是檢查鋰離子電池電功能的終極辦法,縱觀鋰離子電池資料和制成時的近乎無數種的反常,絕大多數的最終影響都是兩個字:循環。電解液略少時,容量或是說正極克發揮是正常的,前幾十次循環的話,容量并不會顯著衰減;隨著電解液缺失的程度的加重,能夠保持較高容量保持率的循環次數會逐漸減少;或許說,電解液“略少”中電解液相對較多的電芯,或許會以正常容量衰減速率循環幾十次乃至上百次才會顯著衰減;電解液“略少”中電解液相對較少的電芯,或許循環十次二十次容量就開端顯著跳水。但不論在容量跳水前電芯能按正常容量衰減速度循環多少次,跳水開端后,電芯的容量都會快速衰減;衰減過程中,電芯的表現是能充入容量,可是放出容量較低(很像氣數已盡的人“有進氣兒沒出氣兒”的姿態哦),假如做充電容量/放電容量圖的話,跳水期間二者的比值會顯著高于1;跳水之后,電芯的容量并不會立刻降為0,而是相對穩定的保持在其初始容量的20%~40%中的方位一段時間;再往后,文武就沒有測過了。以下是一個因電解液缺乏而容量跳水的電芯的循環容量曲線和C/D曲線。
     
    循環功能的下降,是電解液缺失的一個必定成果,只要電解液的量滿足保持電芯循環到規格書中規定的循環次數,就能夠以為電解液是滿足的。可是,循環功能無法作為挑選電解液量少的電芯的手法,原因很簡單,不再多說。
     
    倍率放電渠道,這里所說的渠道,一定要是相對較高倍率的渠道,0.2C/0.5C是看不出來差異的。文武比較了同規劃下,實踐平均保液量分別為0.002g/mAh和0.0023g/mAh兩批電芯的0.5C/3.6V、1C/3.6V和2C/3.4V的渠道容量,二者0.5C渠道簡直一致,但電解液滿足的第二組1C和2C渠道容量要高于電解液缺乏的第一組約8%(文武做的是容量型卷繞軟包電芯,倍率型或許疊片電芯所用測驗倍率肯定要再高才能夠)。與全檢稱重、測循環、拆電芯比較,用高倍率放電對比渠道容量這一辦法猜測電解液略少的電芯,可行性顯著更大。但問題是,關于制成較差的廠子,高倍率下,電芯渠道容量本身就或許相差許多,這樣的話定標準是很難的。而關于一致性很好的廠子來說,保證注液量和吸液量又是很簡單的問題。實在是讓人糾結啊。
     
    關于電解液“略少”的電芯,因為正極克發揮仍是滿足的(克發揮缺乏,在本文叫做“嚴峻少”),因而最開端極片或許僅是比較干,可是還沒有析鋰。但隨著循環的進行,析鋰會越來越嚴峻。“少”時的狀況與“略少”比較,“少”的時分,問題就要簡單的多了。按照文武的界說來說,當電解液少到讓電芯高內阻的時分,就能夠稱號為“少”了。這個時分,電芯的正極克發揮依舊是正常的,可是循環、倍率渠道容量都要顯著的差于“略少”的狀況。
     
    與剛才所說的“略少”和后邊眼談到的“嚴峻少”比較,“少”是一個可遇不可求的中心態。文武是做樣品的,這種中心態的狀況在樣品中,還真的沒見過一次。不過有一次測110pcs量產電芯的自放電時(因為測了那批數據,才有了之前的《自放電淺析》),趁便重視了一下里邊內阻較高、可是容量正常的電芯,發現的問題有:渠道容量低,即使是0.2C的渠道容量,也要顯著低于內阻正常的電芯,更不用說高倍率渠道容量了。
     
    無法完成循環,這是對實踐現象的描繪,當文武測過這幾個高內阻電芯的倍率后,將電芯放置了幾天,然后有了空余測驗通道預備測1C循環,上下限維護電壓分別為4.5V和2.5V,這時發現,不論是充電仍是放電,通道都會立刻進入維護(這種析鋰電芯,此刻處于高電壓狀態,但本文不多議論此問題)。更換通道也沒有改善后,測了一下電芯的分量,發現比正常電芯低0.5~1g,室外拆開電芯,全部起火!
     
    因為電解液“少”的電芯,內阻已然偏高,而內阻基本是一切電池廠都會重視的參數,所以挑選出電解液“少”的電芯,并不難。需求再一次著重的是,電解液“少”的電芯,會遇到電解液“略少”的電芯的一切問題,一起也會添加一個問題:內阻偏高。“嚴峻少”的狀況
    拋開一切不看,電解液“嚴峻少”時,最為顯著的成果就是:低容。電芯的內阻往往是由電芯廠制定的,制成一般的話,偶有高內阻也或許出貨,可是容量缺乏的話,可就完全沒有補救的或許性了。
     
    處于“嚴峻少”的電芯,克發揮、內阻、渠道、循環等問題,將會一起迸發。當看到電芯低容且高內阻時,就很有或許是電解液“嚴峻少”的狀況;假如再與正常電芯對比一下分量,則能夠簡直確認問題所在。此刻,就不要拆電芯了,起火的或許性非常大。
     
    假如將電芯分開來看的話,電解液“嚴峻少”時還能夠分為正極吸液缺乏和負極吸液缺乏這兩個方面來看。當正極吸液缺乏時,沒有滿足的鋰離子能夠從正極脫嵌,可是負極吸液滿足,只要是脫嵌的鋰離子,就能夠嵌入負極。成果就是正負極都很干,可是負極并沒有析鋰。當負極吸液缺乏、正極滿足時,正極能夠提供滿足的鋰離子給負極,可是負極沒有辦法承受,于是負極析鋰。但不論是哪種狀況,電芯的外在表現都是:低容、高內阻、低渠道、低循環。電解液“嚴峻少”的電芯拿去做循環,十次就或許掉10%的容量,且循環后因為嚴峻析鋰,電芯會變得反常的厚。
     
    最終還要重申一下本文的主旨。文章將電解液少按程度分為“略少”“少”“嚴峻少”這三個程度,程度重的在有自己特有的問題的一起,也必定發生程度比其輕的全部問題。就比如人的某處染疾,嚴峻的時分有嚴峻時分特有的病癥,但也必定一起擁有輕的時分的一切病癥。

     
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