传统锂电池自放电率的测量方法

本文讲述正极资料、负极资料、电解液和存储环境等对锂离子电池自放电率的影响。同时介绍了现在常用的传统锂电池自放电率的丈量办法和新式自放电率快速丈量办法。来自国轩高科工程师，欢迎我们沟通共享！

锂离子电池自放电反响不行避免，其存在不只导致电池本身容量的减少，还严峻影响电池的配组及循环寿数。锂离子电池的自放电率一般为每月2％～5％，能够彻底满足单体电池的运用要求。

然而，单体锂电池一旦组装成模块后，因各个单体锂电池的特性不是彻底一致，故每次充放电后，各单体锂电池的端电压不行能达到彻底一致，然后会在锂电池模块中呈现过充或许过放的单体电池，单体锂电池功能就会发生恶化。跟着充放电的次数添加，其恶化程度会进一步加剧，循环寿数比较未配组的单体电池大幅下降。因而，对锂离子电池的自放电率进行深入研讨是电池出产的迫切需要。

电池的自放电现象是指电池处于开路放置时，其容量自发损耗的现象，也称为荷电坚持能力。自放电一般可分为两种：可逆自放电和不行逆自放电。丢失容量能够可逆得到补偿的为可逆自放电，其原理跟电池正常放电反响类似。丢失容量无法得到补偿的自放电为不行逆自放电，其首要原因是电池内部发生了不行逆反响，包含正极与电解液反响、负极与电解液反响、电解液自带杂质引起的反响，以及制成时所携带杂质形成的微短路引起的不行逆反响等。自放电的影响要素如下文所述。

1正极资料

正极资料的影响首要是正极资料过渡金属及杂质在负极分出导致内短路，然后添加锂电池的自放电。Yah-MeiTeng等人研讨了两种LiFePO4正极资料的物理及电化学功能。研讨发现原资料中以及充放电过程中发生铁杂质含量高的电池其自放电率高，稳定性差，原因是铁在负极逐步复原分出，刺穿隔膜，导致电池内短路，然后形成较高的自放电。

2负极资料

负极资料对自放电的影响首要是由于负极资料与电解液发生的不行逆反响。早在2003年，Aurbach等人就提出了电解液被复原而释放出气体，使石墨部分外表暴露在电解液中。在充放电过程中，锂离子嵌人和脱出时，石墨层状结构简略遭到损坏，然后导致较大自放电率。

3电解液

电解液的影响首要表现为：电解液或杂质对负极外表的腐蚀；电极资料在电解液中的溶解；电极被电解液分化的不溶固体或气体覆盖，形成钝化层等。现在，很多科研工作者致力于开发新的添加剂来抑制电解液对自放电的影响。JunLiu等人MCN111电池电解液中添加VEC等添加剂，发现电池高温循环功能进步，自放电率遍及下降。其原因是这些添加剂能够改进SEI膜，然后保护电池负极。

4存储状况

存储状况一般的影响要素为存储温度和电池SOC。一般来说，温度越高，SOC越高，电池的自放电越大。Takashi等在静置条件下对磷酸铁锂电池进行容量衰减实验。结果表明随温度的升高，容量坚持率随放置时刻逐步下降，电池自放电率升高。

刘云建等人采用商品化的锰酸锂动力电池，发现跟着电池荷电态的添加，正极的相对电位越来越高，其氧化性也越来越强；负极的相对电位越来越低，其复原性也越来越强，两者均可加快Mn分出，导致自放电率增大。

5其他要素

影响电池自放电率的要素众多，除以上介绍的几种外，首要还存在以下方面：在出产过程中，分切极片时发生的毛刺，由于出产环境问题而在电池中引进的杂质，如粉尘，极片上的金属粉末等，这些均可能会形成电池的内部微短路；外界环境湿润、外接线路绝缘不彻底、电池外壳阻隔性差等形成的电池存储时有外接电子回路，然后导致自放电；长时刻的寄存过程中，电极资料的活性物质与集流体的粘结失效，导致活性物质的脱落和剥离等导致容量下降，自放电增大。以上的每一个要素或许多个要素的组合均可形成锂电池的自放电行为，这对自放电原因查找及估测电池的存储功能形成困难。

二、自放电率的丈量办法

通过上述分析可知，由于锂电池自放电率遍及较低。而自放电率本身又受温度、运用循环次数以及SOC等要素的影响，因而对电池完成自放电的准确丈量是十分困难且耗时的作业。

1自放电率传统丈量办法

现在，传统的自放电检测办法有以下3种：

●直接丈量法

首先将被测电芯充电至必定荷电状况，并坚持一段时刻的开路放置，然后对电芯进行放电以确认电芯的容量丢失。自放电率为：

传统锂电池自放电率的丈量办法

式中：C为电池的额定容量；C1为放电容量。开路放置后，对电芯放电能够获得电芯的剩下容量。此时，再次对电芯进行多次充放电循环操作，确认电蒜此时的满容量。此办法能够确认电池不行逆容量丢失与可逆容量丢失。

●开路电压衰减率丈量法

开路电压与电池荷电状况SOC有直接关系，只需要丈量一段时刻内电池的OCV的改变率，即：

该办法操作简略，只需记载任意时问段内电池的电压，进而根据电压与电池SOC的对应关系即可得出该时刻电池的荷电状况。通过电压的衰减斜率以及单位时刻所对应的衰减容量的计算，最终可得到电池的自放电率。

●容量坚持法

丈量电池期望坚持的开路电压或许SOC所需要的电量，得出电池的自放电率。即丈量坚持电池开路电压时的充电电流，电池自放电率能够认为是丈量得到的充电电流。

2自放电率快速丈量办法

由于传统丈量办法所需时刻较长，且丈量精度不足，因而自放电率在电池检测过程中大多情况下只是作为一种筛选电池是否合格的办法。很多新颖便利的丈量新办法的呈现，为电池自放电的丈量节省了很多时刻和精力。

●数字操控技术

数字操控技术是利用单片机等，在传统自放电丈量办法的基础上衍生出的新式自放电丈量办法。该办法具有丈量花费时刻短，精度高，设备简略等长处。

●等效电路法

等效电路法是一种全新的自放电丈量办法，该办法将电池模仿成一个等效电路，可快速有用地丈量锂离子电池的自放电率。

自放电率作为锂离子电池的一项重要功能指标，对电池的筛选及配组具有重要影响，因而丈量锂电池的自放电率具有深远意义。

1猜测问题电芯

同一批电芯，所用资料和制成操控基本相同，当呈现单个电池白放电明显偏大时，原因很可能是内部由于杂质、毛刺刺穿隔膜而发生了严峻的微短路。由于微短路对电池的影响是缓慢的和不行逆的。所以，短期内这类电池的功能不会与正常电池相差太多，可是长时间放置后跟着内部不行逆反响的逐步加深，电池的功能将远远低于其出厂功能以及其他正常电池功能。因而为了确保出厂电池质量，自放电大的电池必须除掉。

2对电池进行配组配组

锂电池需要较好的一致性，包含容量、电压、内阻以及白放电率等。电池的自放电率对电池组的影响首要表现为：一旦组装成模块后，因各个单体锂电池的自放电率不同，在放置或许循环过程中，电压会呈现不同程度下降，而在串联充电下，其受电流又会持平，故每次充电后都可能会在锂电池模块中呈现过充或许未充满的单体电池，跟着充放电的次数添加，电池功能会逐步恶化，循环寿数比较未配组的单体电池大幅下降。因而，电池配组要求对锂离子电池的自放电率进行准确丈量并筛选。

3电池SOC预算修正

荷电状况也叫剩下电量，代表的是电池运用一段时刻或长时间放置不用后的剩下容量与其彻底充电状况的容量的比值，常用百分数表示。自放电率关于锂离子电池的SOC预算具有重要参考价值。通过自放电电流对SOC初值的修正可进步SOC预算精度，一方面对客户而言可根据剩下电量预算产品可运用时刻或行驶间隔；另一方面进步BMS的SOC猜测精度可有用防备电池过充过放，然后延伸电池运用寿数。