8.电解液缺失对电芯性能的影响:本文有些仓促，但是就这个主题而言，或许再等半年，文武也难有新的见解，所以就急着写出来啦！文章属于扫盲性质，文武也是半盲，所以“高人”不要读文章，也不要留言，谢谢！
1)“疾在腠理，汤熨之所及也；在肌肤，针石之所及也；在肠胃，火齐之所及也；在骨髓，司命之所属，无奈何也。”这是中学课本中，《扁鹊见蔡桓公》中的一段话；疾在腠理、在肌肤、在肠胃、在骨髓，形象的描述了疾病的四个程度。电解液缺失，就好比电芯得了病，得了病，就必然有重有轻。电解液缺失对电芯性能的影响，何为轻何为重？轻者如何重者如何？这就是本文主要讨论的问题。另外，由于不同材料、不同工艺所对应的吸液量是不同的，所以本文仅是以电解液注液量的“略少、少、严重少”这三个定性的词语来形容电解液的缺失程度；定量来说的话，由于种种原因，文武目前还没有这个能力。“略少”时的情况。
2)其实即使是略少，电芯也已经是不良品了。电解液少，既有可能是注液量少了，也有可能是老化时间短造成极片浸润不充分，但本文不过多讨论这一问题。电解液略少的电芯，如同潜伏着的谍战人员一样，不容易被发现。这个时候，电芯的容量和内阻都是正常的，检测出电解液略少电芯有三类方法：拆电芯、称重、测试。
3)拆电芯：，此时满充负极会出现类似于下面图片的样子：
(1)拆开属于破坏性试验且一次只能检测一个电芯，虽然可以最为直观和准确的确定问题，但实际用此方法筛选电芯的可能性却几乎没有。
*称重：这一方法准确性较低，因为极片、铝塑膜等也会有重量差异；电解液既然是“略少”，那么实际每个电芯的保液量也就不会差距很大，这样其他材料的重量差异，很可能大于电解液重量的差异。当然，可以通过注液时实测每个电芯的注液量或者保液量来准确的、及时的得知问题电芯，但是与其对全电芯称重，不如增加注液设备的准确性和优化工艺，从而治标治本。
*测试：这个是问题的重点，用何种测试方法能够筛选出电解液“略少”的电芯，等价于电解液“略少”的电芯会有何种异常。目前文武仅知道两种方法可以测出容量、内阻皆正常的，但是电解液却略少的电芯。这两个方法分别是：循环、倍率放电平台。
*循环，可以说是检查锂离子电池电性能的终极方法，纵观锂离子电池材料和制成时的近乎无数种的异常，绝大多数的最终影响都是两个字：循环。电解液略少时，容量或是说正极克发挥是正常的，前几十次循环的话，容量并不会明显衰减；随着电解液缺失的程度的加重，能够保持较高容量保持率的循环次数会逐渐减少；或者说，电解液“略少”中电解液相对较多的电芯，可能会以正常容量衰减速率循环几十次甚至上百次才会明显衰减；电解液“略少”中电解液相对较少的电芯，可能循环十次二十次容量就开始明显跳水。但不论在容量跳水前电芯能按正常容量衰减速度循环多少次，跳水开始后，电芯的容量都会快速衰减；衰减过程中，电芯的表现是能充入容量，但是放出容量较低（很像气数已尽的人“有进气儿没出气儿”的样子哦），如果做充电容量/放电容量图的话，跳水期间二者的比值会明显高于1；跳水之后，电芯的容量并不会马上降为0，而是相对稳定的维持在其初始容量的20%~40%中的位置一段时间；再往后，文武就没有测过了。以下是一个因电解液不足而容量跳水的电芯的循环容量曲线和C/D曲线，循环性能的降低，是电解液缺失的一个必然结果，只要电解液的量足够维持电芯循环到规格书中规定的循环次数，就可以认为电解液是充足的。但是，循环性能无法作为筛选电解液量少的电芯的手段，原因很简单，不再多说。
(2)倍率放电平台，这里所说的平台，一定要是相对较高倍率的平台，0.2C/0.5C是看不出来差异的。文武比较了同设计下，实际平均保液量分别为0.002g/mAh和0.0023g/mAh两批电芯的0.5C/3.6V、1C/3.6V和2C/3.4V的平台容量，二者0.5C平台几乎一致，但电解液充足的第二组1C和2C平台容量要高于电解液不足的第一组约8%(文武做的是容量型卷绕软包电芯，倍率型或者叠片电芯所用测试倍率肯定要再高才可以)。与全检称重、测循环、拆电芯相比，用高倍率放电对比平台容量这一方法预测电解液略少的电芯，可行性显然更大。但问题是，对于制成较差的厂子，高倍率下，电芯平台容量本身就可能相差很多，这样的话定标准是很难的。而对于一致性很好的厂子来说，保证注液量和吸液量又是很简单的问题。实在是让人纠结啊。
4)对于电解液“略少”的电芯，由于正极克发挥还是足够的（克发挥不足，在本文叫做“严重少”），因而最开始极片可能仅是比较干，但是还没有析锂。但随着循环的进行，析锂会越来越严重。“少”时的情况
5)与“略少”相比，“少”的时候，问题就要简单的多了。依照文武的定义来说，当电解液少到让电芯高内阻的时候，就可以称呼为“少”了。这个时候，电芯的正极克发挥依旧是正常的，但是循环、倍率平台容量都要明显的差于“略少”的情况。
6)与刚才所说的“略少”和后面眼谈到的“严重少”相比，“少”是一个可遇不可求的中间态。文武是做样品的，这种中间态的情况在样品中，还真的没见过一次。不过有一次测110pcs量产电芯的自放电时（由于测了那批数据，才有了之前的《自放电浅析》），顺便关注了一下里面内阻较高、但是容量正常的电芯，发现的问题有：
7)平台容量低，即使是0.2C的平台容量，也要明显低于内阻正常的电芯，更不用说高倍率平台容量了。
*无法完成循环，这是对实际现象的描述，当文武测过这几个高内阻电芯的倍率后，将电芯搁置了几天，然后有了空余测试通道准备测1C循环，上下限保护电压分别为4.5V和2.5V，这时发现，不论是充电还是放电，通道都会马上进入保护（这种析锂电芯，此时处于高电压状态，但本文不多谈论此问题）。更换通道也没有改善后，测了一下电芯的重量，发现比正常电芯低0.5~1g，室外拆开电芯，全部起火！
*由于电解液“少”的电芯，内阻已然偏高，而内阻基本是所有电池厂都会关注的参数，所以筛选出电解液“少”的电芯，并不难。需要再一次强调的是，电解液“少”的电芯，会遇到电解液“略少”的电芯的一切问题，同时也会增加一个问题：内阻偏高。“严重少”的情况
*抛开一切不看，电解液“严重少”时，最为明显的结果就是：低容。电芯的内阻往往是由电芯厂制定的，制成一般的话，偶有高内阻也可能出货，但是容量不足的话，可就完全没有补救的可能性了。
*处于“严重少”的电芯，克发挥、内阻、平台、循环等问题，将会一起爆发。当看到电芯低容且高内阻时，就很有可能是电解液“严重少”的情况；如果再与正常电芯对比一下重量，则可以几乎确认问题所在。此时，就不要拆电芯了，起火的可能性非常大。
8)如果将电芯分开来看的话，电解液“严重少”时还可以分为正极吸液不足和负极吸液不足这两个方面来看。当正极吸液不足时，没有足够的锂离子能够从正极脱嵌，但是负极吸液充足，只要是脱嵌的锂离子，就可以嵌入负极。结果就是正负极都很干，但是负极并没有析锂。当负极吸液不足、正极充足时，正极可以提供充足的锂离子给负极，但是负极没有办法接受，于是负极析锂。但不论是哪种情况，电芯的外在表现都是：低容、高内阻、低平台、低循环。电解液“严重少”的电芯拿去做循环，十次就可能掉10%的容量，且循环后由于严重析锂，电芯会变得异常的厚;最后还要重申一下本文的主旨。文章将电解液少按程度分为“略少”“少”“严重少”这三个程度，程度重的在有自己特有的问题的同时，也必然发生程度比其轻的全部问题。就好比人的某处染疾，严重的时候有严重时候特有的病症，但也必然同时拥有轻的时候的所有病症。
|
