德國陽光蓄電池為什么會有自放電
德國陽光蓄電池為什么會有自放電?不僅德國陽光電池這樣,其他蓄電池也會這樣。
一:三個要點
1) 蓄電池長期存放后,硫酸會下沉,造成上下極板之間的電位差。因為它,自放電是導(dǎo)致的。蓄電池溢出的電解液會積聚在蓄電池蓋的表面,正負極性形成通道。
2) 電解液和電池極板材料不純凈,雜質(zhì)與極板之間以及沉積在極板上的不同雜質(zhì)之間形成電位差,通過電解液產(chǎn)生局部放電。
3) 蓄電池極板活性物質(zhì)脫落,沉積物下部過多,導(dǎo)致極板短路,蓄電池電解液上下分層,造成自放電。
二:物理因素
為什么放置在斷路器中的電池會失去電量?物理因素主要來自電池內(nèi)部電化學(xué)物質(zhì)的損失和內(nèi)部短路。電池材料的損失是不可逆的,造成電池容量的損失,而損耗是容量恢復(fù)性能的體現(xiàn);短路引起的功率損耗消耗電流功率,而容量不受這部分反應(yīng)的影響。
容量損失(不可逆)和簡單功率損失(可逆)之和為自放電量。
2.2.1電化學(xué)材料的副反應(yīng)
材料副反應(yīng)主要發(fā)生在正極材料、負極材料和電解液三個方面。
正極材料主要是各種鋰的化合物,與電解液總是有輕微反應(yīng),環(huán)境條件不同,反應(yīng)程度也不同。正極材料與電解液反應(yīng)生成不溶性產(chǎn)物,使反應(yīng)不可逆。參與反應(yīng)的正極材料失去了原來的結(jié)構(gòu),電池失去了相應(yīng)的功率和永久容量。
在負極材料中,石墨負極本來就具有與電解液反應(yīng)的能力。在結(jié)合過程中,反應(yīng)產(chǎn)物SEI膜附著在電極表面,使電極和電解液停止劇烈反應(yīng)。然而,由于SEI薄膜的缺陷,這種反應(yīng)也在少量進行。電解液與負極的反應(yīng)既消耗了電解液中的鋰離子,也消耗了電解液中的負極材料,也就是說,電解液與負極反應(yīng)所產(chǎn)生的電能損失也會導(dǎo)致電池最大可用容量的損失。
電解液除了與正負極反應(yīng)外,還與正負材料中的雜質(zhì),甚至材料本身的雜質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。這些反應(yīng)都會產(chǎn)生不可逆的產(chǎn)物,導(dǎo)致鋰離子的還原,這是可用容量損失的原因。
2.2.2內(nèi)部短路
在電池的生產(chǎn)過程中,不可避免地會混入一些雜質(zhì)。這些雜質(zhì)性質(zhì)復(fù)雜,有些雜質(zhì)會引起正負極的輕微導(dǎo)電,從而使電荷被中和,從而損壞電源。
受流器的尺寸偏差和加工毛刺也會使正負極發(fā)生轉(zhuǎn)動。在電池生命周期的早期,只表現(xiàn)出較少的自放電,但隨著時間的推移,引起電池大規(guī)模短路的可能性較大,因此需要在嚴格的實驗室環(huán)境和適當?shù)臐穸人较露ㄆ谶M行電池自放電特性測試實驗。
2.2.3 SEI膜缺陷
SEI膜的最初功能是隔離電子不能通過的正負極。若薄膜的質(zhì)量有問題,它的效果將無法正常發(fā)揮,例如,可能導(dǎo)致電池氣脹和低壓。即使是很小的缺陷也會對自放電率產(chǎn)生顯著影響。
隨著電池回收時間的不斷增加,SEI薄膜的均勻性和致密性將發(fā)生變化。老化的SEI膜在保護負極時逐漸暴露出缺點,使負極與電解液接觸增多,增加了副反應(yīng)。此外,不同質(zhì)量的SEI膜在電池的早期使用過程中也會帶來不同的自放電速率。減少自放電的方法之一是增加添加劑,提高SEI膜的質(zhì)量。
三:目標因素
電池的自放電率隨應(yīng)用環(huán)境、使用階段和應(yīng)用狀態(tài)而變化。
2.3.1溫度
環(huán)境溫度越高,電化學(xué)材料的活性越高。涉及正極材料、負極材料和電解液的反應(yīng)更為激烈,在同一時間內(nèi)造成更大的容量損失。
2.3.2充電
研究人員特別比較了充電對自放電率的影響。總體趨勢是充電量越高,自放電率越高。總而言之,電荷越高,正電位越高,負電位越低。因此,正極氧化性越強,負極性越強,副反應(yīng)越強烈。
2.3.3時間
在相同功率和容量損耗的情況下,時間越長,損耗就越大。然而,自放電率通常用作不同電池比較的指標。也就是說,在相同的前提下,時間似乎是影響自放電程度的一個因素。