什么是锂电池自放电?它有什么重要意义?
即使未连接任何负载,锂电池的储电量也会逐渐减少。这个过程称为自放电。下图显示了自放电的模型,自放电电流 I SD 流经并联电阻 R SD 。未连接任何负载时,电池通过高值 R SD 放电。经过几个星期或几个月之后,这个自放电路径会消耗电池储存的相当一部分能量,从而导致 V CELL 下降。
一定量的自放电是电池中发生化学反应的自然结果。储存的能量渐渐损失,会导致电池可用容量比预期的低。当多节电池组装成电池组时,电池自放电速率的差异会导致电池组内部的电池出现不平衡现象。
电池内部如果有漏电流路径,也可以引起自放电。颗粒污染物和枝晶生长会在电池内部产生“微短路”,从而形成这种漏电流路径。这些不是正常现象,它们可能导致电池发生灾难性故障。自放电过大的电池说明其中有可能存在故障。
因此,在电池设计和制造过程中测量和评测自放电非常重要。在电池的设计过程中,首要任务是消除可能导致自放电过大的因素。在制造过程中,则必须尽早筛选出任何表现出自放电过高的电池.
自放电的影响有哪些?
1、自放电导致储存过程容量下降
几个典型的自放电过大造成的问题:
①汽车停车时间过久,启动不了;②电池入库前电压等一切正常,待出货时发现低电压甚至零电压;③夏天车载GPS放在车上,过段时间使用感觉电量或使用时间明显不足,甚至伴随电池发鼓。
2、金属杂质类型自放电导致隔膜孔径堵塞,甚至刺穿隔膜造成局部短路,危及电池安全。
3、自放电导致电池间SOC差异加大,电池组容量下降。
由于电池的自放电不一致,导致电池组内电池在储存后SOC产生差异,电池性能下降。客户在拿到储存过一段时间的电池组之后经常能够发现性能下降的问题,当SOC差异达到20%左右的时候,组合电池的容量就只剩余60%~70%。
4、SOC差异较大容易导致电池的过充过放。
自放电检测方法
1、电压降法:用储存过程中电压降低的速率来表征自放电的大小。该方法操作简单,缺点是电压降并不能直观地反映容量的损失。电压降法最简单实用,是当前生产普遍采用的方法。
2、容量衰减法:即单位时间内容量降低的百分数来表示。
3、自放电电流法Isd:根据容量损失和时间的关系推算电池储存过程中的自放电电流Isd。
4、副反应消耗的Li+摩尔数计算法:基于电池储存过程Li+消耗速率受负极SEI膜电子电导的影响,推导算Li+消耗量随储存时间的 关系。