导致锂动力电池自放电的后天因素有哪些?对电池模组有哪些影响?
1.导致锂动力电池自放电率的后天因素
在不同的使用环境,应用状态以及生命阶段,锂动力电池的自放电率也会有所不同。
1)温度。环境温度越高,锂动力电池的电化学材料的活性越高,锂动力电池的正极材料、负极材料、电解液等参与的副的反应会更激烈,在相同的时间段内,造成更多的容量损失。高温下锂动力电池化学自放电则更显著,应用高温储存来判断锂动力电池的自放电更有效。
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2)外部短路。开路放置的锂动力电池,其外部短路主要受到空气污染程度和空气湿度的影响。锂动力电池在进行自放电特性测试实验时,都会严格要求实验室环境以及湿度范围,就是这个原因。高的空气湿度会导致导电率上升,而空气污染主要指,污染物中可能含有导电性颗粒,空气的导电率会因此上升。
3)荷电量。通过对比锂动力电池荷电量对自放电率的影响,总体趋势是锂动力电池荷电量越高,自放电率越高。即锂动力电池荷电量越高,表示正极电势越高,负极电势相对越低。这样正极氧化性越强,负极还原性越强,副反应就越激烈。
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4)时间。锂动力电池在同样电量和容量的损失效率下,时间越长,损失的电量和容量也就越多。但自放电性能一般是用作不同锂动力电池电芯进行比较的指标,也就是在相同前提条件,相同时间下,进行比较,所以时间的作用只能说是影响“自放电量”。锂动力电池的物理微短路与时间关系明显,长时间的储存对于物理自放电的判断更有效。
5)循环。循环会造成锂动力电池内部微短路熔融,从而使物理自放电降低,所以:如果锂动力电池自放电以物理自放电为主,则循环后的自放电降低明显;如果锂动力电池自放电以化学自放电为主,则循环后的自放电无明显变化。
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2.自放电对锂动力电池模组的影响
自放电不一致的锂动力电池在储存一段时间之后,SOC会发生较大的差异,会极大地影响锂动力电池模组容量和安全性。对锂动力电池自放电进行研究,有助于提高锂动力电池组的整体水平,获得更高的寿命,降低产品的不良率。自放电将对锂动力电池模组的影响如下:
1)锂动力电池自放电将导致锂动力电池模组在储存过程容量下降。
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2)锂动力电池的金属杂质类型自放电将导致隔膜孔径堵塞,甚至刺穿隔膜造成局部短路,危及锂动力电池模组安全。
3)由于锂动力电池电芯的自放电不一致,将导致锂动力电池模组内电芯在储存后SOC产生差异,致使锂动力电池模组的性能下降。并容易导致锂动力电池模组内电芯的过充过放,而是锂动力电池模组的容量下降。
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4)锂动力电池模组内电芯的自放电不一致将影响锂动力电池的寿命,因自放电不一致将导致锂动力电池电芯容量不一致。当锂动力电池模组处于充电状态时,其中容量较小的锂动力电池电芯会端电压升高,温度升高,当达到充电电压设定值时,将终止充电。而对于锂动力电池模组内容量较大的电芯,因其充电电压上升很慢,端电压未到达设定值,因充电已终止,致使其未能充满电。长此下去,将导致锂动力电池模组容量下降,引起锂动力电池模组提前失效。
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当锂动力电池模组处于放电状态时,如果外负载变化不大,则锂动力电池模组中各单体电芯之间的差别不太明显。一旦外负载变化较大,则容量较小的锂动力电池电芯放电深度加深,若量较小锂动力电池电芯的端电压降至设定的终止电压,将终止放电。长此下去,必然进一步缩短容量较小的锂动力电池电芯的寿命,导致起锂动力电池模组提前失效。