鋰電池自放電和過放電現象的研究

來源：存能電氣  日期：2020-04-13 16:56  瀏覽量：次

鋰電池自放電和過放電現象的研究。隨著鋰電池能量密度進一步提高和成本進一步降低，其在電動汽車和儲能領域得到了廣泛的應用，鋰電池自放電和過放電一致性對電動汽車和儲能系統的壽命和可靠性有著非常重要的作用，從鋰電池自放電和過放電形成機理、影響因素以及檢測方法等方面對近年來鋰電池自放電和過放電研究成果進行了綜述。

鋰電池自放電現象的研究

自放電是電池在存儲中容量自然損失的一種現象，一般表現為存儲一段時間后開路電壓下降。鋰電池自放電按照反應類型可分為物理自放電和化學自放電。從自放電對電池影響有客將自放電分為兩類：損失容量能夠可逆得到補償的自放電以及損失容量無法可逆得到的補償的自放電，通常情況下物理自放電導致的容量損失是可逆的，而化學自放電導致的容量損失是不可逆的。

鋰電池因其本身無污染、比能量高、循環壽命長等特性被廣泛應用在各種儀表和電動汽車上作為能源系統，而鋰電池自放電現象的存在不僅造成電池本身能量的損失，還會因各電池間自放電的不一致性導致鋰電池組壽命減少，容量迅速衰減引起電池管理系統(BMS)對電池荷電狀態(SOC)的預測出現較大誤差，電動車控制策略失效，致使電動車電池系統出現過放電的情況。

鋰電池自放電的原因

1.造成可逆容量損失的原因：可逆容量損失的原因是發生了可逆放電反應，原理跟電池正常放電反應一致。不同點是正常放電電子路徑為外電路、反應速度很快；自放電的電子路徑是電解液、反應速度很慢。

2.造成不可逆容量損失的原因：當電池內部發生了不可逆反應時，所造成的容量損失即為不可逆容量損失的。所發生不可逆反應的類型主要包括：正極與電解液發生的不可逆反應、負極材料與電解液發生的不可逆反應、電解液自身所帶雜質引起的不可逆反應、制成時雜質造成的微短路所引起的不可逆反應。

自放電率是衡量鋰電池壽命的重要參數，而自放電過程發生在電池內部與電池材料和工藝相關，并隨著環境溫度、儲存時間、荷電狀態的變化而變化。對鋰電池自放電實現快速檢測能夠縮短自放電參數測量的時間周期提高其準確性，自放電檢測可應用于電池組合技術，在實際應用中為電池的一致性研究和分選工作提供新的理論數據，進而改善鋰電池的性能。

鋰電池過放電現象的研究

電池放完內部儲存的電量，電壓達到一定值后繼續放電就會造成過放電，通常根據放電電流來確定放電截止電壓。電池過放可能會給電池帶來災難性的后果，特別是大電流過放或反復過放對電池影響更大，一般而言過放電會使電池內壓升高，正負極活性物質可逆性受到破壞，即使充電也只能部分恢復容量也會有明顯衰減。

為了保證石墨層中放電后留有部分鋰離子就要嚴格限制放電終止最低電壓，也就是說鋰電池不能過放電。放電終止電壓通常為3.0V/節，最低不能低于2.5V/節。電池放電時間長短與電池容量、放電電流大小有關，電池放電時間（小時）=電池容量/放電電流；鋰電池放電電流不應超過電池容量的3倍，否則會使電池損壞。

鋰電池過放電的影響

1、電池標準中規定的終止電壓值，是電池連續放電時所達到的電壓值；但實際使用過程中多是斷斷續續放電，那么即使放電到規定的終止電壓值，也往往會出現過放電。

2、當電池放電到終止電壓之后，靜置數分鐘到半小時，電池電壓會自動升高。這就誤導了用戶認為電池仍可繼續放電，從而造成了電池過放電。

3、電池進行周期治療充放電，雖然可以使電池容量較前一次有所提高，但連續進行過度深放電不但起不到進一步激活未參加反應的活性物質的正作用，而且與此相反會引起正板柵腐蝕和一部分α-PbO2向β-PbO2的轉化，結果必然縮短電池的循環壽命。放電深度越深電池容量下降的就越快，過放電和周期治療產生的副作用就越明顯，電池的循環壽命就越短。

目前大多數電子產品的電池都采用鋰電池，鋰電池自1990年問世以來因其卓越的性能得到了迅猛的發展廣泛地應用于社會，鋰電池生產商也因此得到了最大規模的發展。不需要將鋰電池充到百分之100滿電，更不要將電量使用殆盡。在情況允許的情況下盡量使電池的電量維持在半滿狀態附近，充電與放電的幅度越小越好。