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影响锂电池自放电的因素

2023.3.22

环境温度

环境温度对锂电池自放电的影响较大。有研究表明,钴酸锂电池(LCO)在较高的环境温度下容量衰减更快(如下图所示)。

高温下,电池自放电的加剧可以归纳为以下原因:1. SEI层稳定性变差而破裂,重新生成SEI消耗了更多的锂;2. 高温导致正极金属溶解速度加快;3. 电子更加活跃,容易参与负极/电解液的副反应;4. 电解液活性增强,电解液与电极之间的副反应加剧。

环境湿度

有研究表明,在湿度较高(相对湿度为 90%及以上)的环境中,极耳不做防潮处理的电池相对极耳做防潮处理的电池自放电损失会更严重。研究者推测,在潮湿环境中,水分子的极性引起负极中的电子向极耳移动,为保证电势平衡,负极中的Li+会同时向负极/电解液界面移动。因此,更容易形成电子-离子-电解质复合体,加速了可逆自放电;又或者更容易形成额外的SEI层并造成金属沉积,增加不可逆自放电损失。

电池荷电状态(SOC)

有研究表明,相同温度下,处于高 SOC 条件下的电池容量衰减更快。这是因为在高SOC 条件下,负极处于富锂状态,更容易形成电子-离子-电解质复合体,从而加剧了电池的可逆自放电。

也有研究表发现磷酸铁锂(LFP)电池在60 °C时,100% SOC电池的容量衰减率比 65% SOC的电池小,推测这是因为LFP在约70% SOC时负极处于两相过渡态,高SOC和低SOC部分的衰减规律不一致。

静置时间

有研究表明,LFP电池自放电速率在静置开始时最大,此后随着时间增加而逐渐变小,直到电池老化到一定程度后,自放电速率又再次上升。这是因为随着静置时间的增加,电池内部电极/电解液界面的SEI层逐渐增厚,阻碍了离子和电子在电极与电解液间的传递,使得自放电变慢。

隔膜厚度

在张武军《不同温度下隔膜厚度对电池自放电的影响》一文中提到,隔膜厚度增加可抑制室温下电池的物理自放电。隔膜厚度的增加可以抑制电池室温搁置过程中的压降与内阻增加,但由于保液量增加导致高温搁置过程中内阻增加量变大。


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