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原因纽扣式锂电池失效的研究

原因纽扣式锂电池失效的研究

来源:
2021/04/24 09:20
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【摘要】:

  按钮故障的研究

  【摘要】本文简要介绍了锂电池的基本故障模型和锂电池的速率容量效应。讨论了纽扣型锂电池的内部自放电机理。

  【关键词】锂电池;额定容量的影响;自放电;膜片击穿;在电极中,反复充放电使电极的活性表面积减小,电流密度增大,极化增大;在电解质溶液中,电解液或导体的分解导致其电导率下降,分解导致界面钝化。另外,隔膜被堵塞或损坏,电池内部短路也会缩短电池寿命。

  1. 锂电池故障模型

  目前的研究表明,温度和工作电流是加速锂电池容量衰减的两个重要因素。在相同温度条件下,锂电池寿命与放电电流的关系基本符合以电应力为加速变量的加速模型:

  式(1)为锂电池的基本故障模型。在对数坐标系下,锂电池的故障电流和放电电流也是线性的。

  2. 锂电池的速率-容量效应

  锂电池具有速率容量效应,即电池的实际容量会随着负载的变化而变化。负载越大,电池的容量越小。其原理是电池的寿命很大程度上取决于负极上的反应区状态。在小电流稳态放电条件下,反应区均匀分布在负极上,可充分利用。然而,当电池放电的时候拥有巨额经常在一些时间,反应区域表面的负电极inuniformlycovered,导致一些活跃点ininner层不参与反应,这将导致电池在高放电率很快失去权力。

  3.锂电池自放电

  锂电池的自放电也会导致电池容量的不可逆损失,这可能是由电池内部的一系列不可逆反应造成的。

  阳极与电解液之间的不可逆反应(相对重要的是在锰酸锂和镍酸锂中,这两种材料容易出现结构缺陷,如电解液中的锂离子与锰酸锂的阳极反应)。阴极材料与电解液的不可逆反应(SEI是为了保护阳极免受电解液的腐蚀而形成的)。不可逆反应是由电解质本身中的杂质与溶剂中的O2反应而引起的。类似的反应会不可逆地耗尽锂离子的电解质,从而失去电池的容量。其中,电解液中杂质的不可逆反应尤为常见。

  此外,在电池的制造过程中,杂质引起的微短路也会引起不可逆反应,这是单体电池大量自放电的最重要原因。空气中的灰尘或电极、膜片生产过程中的金属粉末都会引起电池内的小短路。因为完全无尘生产是不可能的,所以这种可能性是无法阻止的。当粉尘不足以穿透隔膜并与正负极短路接触时,对电池的影响较小;当粉尘严重到穿透隔膜时,对电池的影响较为明显。由于的存在程度的刺穿隔膜,当测试大量的电池的自放电率,通常是发现大多数电池的自放电率都集中在一个小范围内,而只有少量的电池,自放电率显著提高仔细分布。这些是隔膜上被刺穿的细胞。

 

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