鋰電池低容原因有哪些?

鋰電池低容的原因從大面上可分為設計及制程兩個(gè)方向。材料的匹配特別是負極與電解液的匹配對電芯容量的影響尤為重大。由于文武的理論較差且幾乎不可能從供應商口中得出類(lèi)似于“你家電解液配別人家負極為啥會(huì )析鋰低容”問(wèn)題的答案,故雖然自己遇到過(guò)幾次由于材料匹配造成低容的情況,但對其發(fā)生的原理卻一直是一知半解、僅有一些自己的猜測而已。對于新負極或新電解液而言,若重復試驗發(fā)現每次電芯都會(huì )析鋰低容,那材料本身不匹配的可能性就很大了。不匹配的原因可能是化成時(shí)形成的SEI膜不夠致密、太厚亦或不穩定,也可能是電解液中的PC讓石墨層剝離,也不排除本身設計的面密度壓實(shí)過(guò)大造成電芯無(wú)法適應大倍率充放電。雖然個(gè)中的理論我們沒(méi)法弄清,但出了問(wèn)題先詢(xún)問(wèn)供應商是否有好的解決建議(類(lèi)似于優(yōu)化化成工藝、減小充放電電流這類(lèi)的),若供應商建議無(wú)效或干脆沒(méi)有建議,那就更換材料吧。
愿膜也是一個(gè)可能造成低容的影響因素,文武之前在使用國內某廠(chǎng)單層PP低成本隔膜時(shí)(雖然我很恨你,但就不點(diǎn)名了),發(fā)現手工卷繞的電芯隔膜會(huì )在每層的中間位置的縱向產(chǎn)生打皺,打皺的地方負極嵌鋰不充分未成金黃色進(jìn)而影響了電芯容量3%左右。雖然另外兩個(gè)型號使用半自動(dòng)卷繞時(shí)隔膜打的程度要輕很多且對容量的影響也就有1%,不過(guò)也不能成為停用該隔膜的依據。
容量設計余量不足也會(huì )造成低容。由于正負極涂布、分容柜的誤差及貼膠對容量的影響,設計時(shí)必須要留有一定的容量余量。設計容量余量時(shí),既可以在算出所有制程全部剛好為中線(xiàn)的電芯容量后再留富余,也可以按所有影響容量的因素全部按下限發(fā)生后再計算富余。對于新材料而言,正極在該體系下的克發(fā)揮的準確評估很重要。分容倍率、充電截止電流、充放電倍率、電解液的種類(lèi)等,都會(huì )影響到正極克發(fā)揮。如果特意為了達到目標容量而將正極克發(fā)揮設計值人為調高,也等價(jià)于設計容量不足。電池的界面一點(diǎn)問(wèn)題也沒(méi)有、整個(gè)制程數據也沒(méi)有問(wèn)題,但是電池就是低容。故新材料一定要注意評估準確的正極克發(fā)揮,并非同一個(gè)正極在與任何負極、電解液相配時(shí)都有著(zhù)一樣的克發(fā)揮。負極過(guò)量也會(huì )在一定程度上影響正極克發(fā)揮、進(jìn)而影響電芯容量。負極過(guò)量并非“只要不祈鋰”即可。在不析鋰的負極過(guò)量的下限繼續提高負極過(guò)量,正極克發(fā)揮也會(huì )有1%~2%左右的提升(不過(guò)原理想不太明白),當然即使提升了,單為了設計容量輸出越大越好的話(huà),負極過(guò)量依舊是只要保證不析理即可。當負極過(guò)量太高的時(shí)候,正極克發(fā)揮又會(huì )降低,原因為化成時(shí)需要更多的不可逆鋰,當然這種情況發(fā)生的概率幾乎沒(méi)有。
注液量較低時(shí),相應的保液量也會(huì )降低,當電芯的保液量偏少時(shí),則鋰離子在正負極嵌入脫嵌的效果就會(huì )受到影響,從而引發(fā)低容。雖然降低注液量后成本、制程都會(huì )有更小的壓力,但必須以不影響電芯性能作為降低注液量的前提。
當然,降低注液量(例如文武曾經(jīng)將一款型號的注液量降低至2.45g/Ah,結果死的很慘)只是會(huì )增加電芯由于保液量不足而引起低容的發(fā)生概率,而非必然結果。同時(shí)吸液越因難的型號,其多余的電解液應該更多一些才對,以保證電解液浸潤期間可以與極片更好的接觸。由于保液量受材料、電芯硬度要求等的影響較大,因此沒(méi)法給一個(gè)統一的標準而只能以實(shí)驗作為依據。電芯保液量不足時(shí),正負極片會(huì )比較干,負極上面會(huì )產(chǎn)生薄薄的一層析鋰,此點(diǎn)可作為保液量不良造成的低容的一個(gè)因素。