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鋰離子電池腐蝕不良原因和解決方法

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鋰離子電池正負(fù)極和外殼之間相當(dāng)于同時(shí)浸入電解液的三個(gè)電極,因此任何兩個(gè)電極之間都會有電勢差,如果不能選擇合適的電極材料,并控制好電極之間的電極電勢差,就有可能發(fā)生腐蝕反應(yīng),造成電池失效。 鋁殼電池正極與殼體之間的電壓一般小于1V,負(fù)極與

鋰離子電池正負(fù)極和外殼之間相當(dāng)于同時(shí)浸入電解液的三個(gè)電極,因此任何兩個(gè)電極之間都會有電勢差,如果不能選擇合適的電極材料,并控制好電極之間的電極電勢差,就有可能發(fā)生腐蝕反應(yīng),造成電池失效。

鋁殼電池正極與殼體之間的電壓一般小于1V,負(fù)極與殼體之間的電壓大于2V,此時(shí)電池的循環(huán)性能和存儲性能良好。但是當(dāng)鋁殼內(nèi)壁與負(fù)極發(fā)生接觸時(shí),正極與鋁殼之間的電壓會大于3V,而負(fù)極與鋁殼之間的電壓會接近0V。由于鋁的晶格八面體空隙大小和鋰離子大小相近,很容易生成鋁鋰合金,造成鋁殼腐蝕。隨著充放電進(jìn)行,嵌鋰的深入,還會生成氧化鋰和氫氧化鋰。造成不可逆損耗和其他副反應(yīng)發(fā)生,并且隨著嵌鋰反應(yīng)的持續(xù),鋁殼便會從內(nèi)壁開始腐蝕,直至腐蝕到鋁殼外部,并與空氣中的二氧化碳發(fā)生反應(yīng)生成碳酸鋰等化合物,加速電池失效。

因此鋁殼電池小電池通常將殼體和正極直接相連,大電池通過電阻將殼體和正極連接在一起,這樣既能保證電池安全性能,也能避免鋁殼與正極之間的電勢差過大造成腐蝕。

軟包電池由于鋁塑膜內(nèi)部為鋁箔,因此和鋁殼電池類似,需要防止負(fù)極與鋁箔接觸,鋁塑膜內(nèi)側(cè)PP膜破損后,鋁箔與負(fù)極短接,鋁塑膜內(nèi)部鋁箔會生成鋁鋰合金,由于鋁鋰合金是粉末狀物質(zhì),極容易導(dǎo)致鋁塑膜洞穿,而導(dǎo)致電池失效。由于軟包電池特殊的封裝工藝,主要采用熱熔的方式將鋁塑膜內(nèi)側(cè)PP層與負(fù)極耳封裝一起,封裝過程溫度的高低和壓力的大小都有可能導(dǎo)致負(fù)極耳和鋁箔之間形成短路或者微短路。而且由于鋁塑膜邊緣的內(nèi)層和外層都是裸露的,極耳膠如果不牢固,在PACK時(shí)也容易導(dǎo)致負(fù)極耳與鋁箔接觸,因此必須嚴(yán)格控制。通常檢測手段包括,控制負(fù)極耳與鋁塑膜之間電阻大于5MΩ;正極耳與鋁塑膜鋁箔之間的電流小于0.001mA或者正極耳和鋁塑膜鋁箔之間的電壓小于1V(1V為鋁鋰合金的溶解電位)。

鋼殼電池由于鐵很難發(fā)生嵌鋰反應(yīng),因此可以直接作為電池負(fù)極。箔能作為鋰離子電池負(fù)極集流體也是因?yàn)殂~很難發(fā)生嵌鋰反應(yīng)。銅箔不能用作正極集流體,是因?yàn)殂~箔氧化層疏松,在高電位3.75V以上時(shí),極化電流顯著增大,氧化加劇。而鋁在高電位區(qū)間嵌鋰容量很小,且鋁氧化層致密能夠保持電化學(xué)穩(wěn)定性,適合做鋰離子電池的正極集流體,如果使用鈦酸鋰等高電位負(fù)極,也可以用鋁箔做負(fù)極集流體。因此銅鋁箔的純度和粗糙度對電池性能影響也很大

鋰離子電池

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