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磷酸铁锂电池老化原理是什么

时间:2022-03-02 编辑:池龙新能源 游览:1179次

  磷酸铁锂电池老化时,K值(电压降)的变化是电极材料表面SEI膜形成并稳定的过程。如果压降过大,说明内部存在微短路,可以判断磷酸铁锂电池不合格。k的值是用于描述电池单元的自放电率的物理量。计算方法是用两次测试的开路电压差除以两次电压测试的时间间隔t。公式为:k=(ocv2-ocv1)/ t。


  极片上的颗粒或微量金属残留物、隔膜上的微小缺陷、电池组装过程中引入的灰尘等。都会造成电池内部的微短路。关于微短路电芯,仅靠容量和一次电压是无法完成筛选的,所以必须引入K值测试:需要精确计算电压下降率来判断电芯中是否存在微短路,如图1所示。


  金属异物引起磷酸铁锂电池内部短路的基本原理有两个过程,较大的金属颗粒直接刺穿隔膜,造成阳极和阴极之间的短路,这是一种物理短路。此外,当金属异物混入正极时,充电后正极电位升高,金属异物在高电位时溶解,通过电解液扩散,然后负极低电位时溶解的金属析出并积聚在负极表面,最后刺穿隔膜形成短路,这就是化学溶解短路。磷酸铁锂电池厂领域最常见的金属异物有铁、铜、锌、铝、锡、SUS等。


  面对如此复杂的金属异物,制造现场往往会采取措施防止异物混入磷酸铁锂离子电池产品,如图3所示。比如电极糊用电磁除铁设备去除Fe等金属杂质,极片切割或模切过程中用刷子去除切割毛刺,电极极耳或涂层边缘用胶带保护,在易产生金属屑的过程(焊接)中用吸尘器吸附异物等等。在工艺检测中,通过磷酸铁锂电池在注液前的耐压测试,检测出内部短路的不合格品。老化过程通过磷酸铁锂离子电池的电压降 V来检测不合格品。


  电压降k是时间T、充电状态和温度T的函数.因此,老化过程有三个重要的工艺参数:(1)老化磷酸铁锂电池的充电状态,(2)老化存放温度,(3)老化时间。


  在一定的温度条件下,k与时间的关系曲线如图4所示。随着温度的升高,K值随着静置时间的延长而降低。这只是意味着磷酸铁锂离子电池的自放电率会随着时间的推移而降低,但自放电的大小在一定时间内是一定的,并没有实质性的提高自放电。


  在储存时间一定的条件下,K值随着温度的升高而增大。随着温度的升高,体系活性增加,反应速率加快,活性锂流失加快,甚至发生一些副反应。金属在正极溶解,在负极析出的过程也会随着温度的升高而加速。因为磷酸铁锂离子电池内部微短路需要很长时间才会显现出来。因此,高温时效可以加快不合格品的挑选过程,节约时间和生产成本。