編者按
一般而言,鋰離子電池的析銅反應發生在負極,可能性原因有過放、電池在制作過程中反充電、局部存在短路點時電池進行的大電流放電都會導致析銅反應的發生。
隨著鋰離子動力電池的廣泛應用,第一批動力電池所裝載的純電動汽車也跑過了七八個年頭,在此期間,會發生各種各樣的失效的狀況,本文就從失效模式之一的析銅開始講起,通過實驗驗證得出結論,最后給出一些建議,預防此類失效情況的發生。
一般而言,鋰離子電池的析銅反應發生在負極,可能性原因有過放、電池在制作過程中反充電、局部存在短路點時電池進行的大電流放電都會導致析銅反應的發生。
一般析銅反應有四個過程,首先是銅箔的氧化的溶解,然后是銅在負極表面的析出,然后是銅的在溶解,穿過隔膜,在正極析出。
從上圖中可以看出,銅已經析出在正極,而負極的銅箔也已經氧化,說明析銅發生的很嚴重,此塊電池的電壓已經小于1V,完全失效。
對于失效的發生,初步查明可能是由于SOC不一致導致的個別電池大電流過放導致,下面設計實驗進行驗證,實驗步驟如下:
1.取3只鋰離子動力電池,SOC設置為40%、60%、80%,將三只電池串聯起來進行大電流放電;
2.每放一次電靜置一段時間,測量電池的電壓內阻;
3.繼續進行前面兩步的操作;
經過幾次大電流循環后,低SOC的動力電池出現了電壓明顯下降的問題,對此出現異常的電池進行解剖分析。
解剖發現出現了局部短路點,對短路點的隔膜進行EDS分析后發現存在銅元素,說明析銅反應已經發生,說明在實際使用過程中,由于SOC狀態不一致在大電流放電時會導致的析銅反應,而在實際過程中使用時情況比較復雜,所以需要提高鋰離子動力電池的一致性,防止此類失效模式的發生。
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原文標題:【誠捷智能· 技術π】如何解決動力電池“析銅”失效?
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