引起电池自放电的因素有很多,包括设计、材料、生产环境和生产加工过程等,中生产加工过程中引入的粉尘、毛刺或金属杂质,是导致电池自放电的主要原因,尤其是金属杂质。本文作者研究不同杂质对锂离子电池自放电的影响,重点分析金属杂质导致电池自放电的原因,以便更好地理解生产过程中金属杂质管控的重要性,帮助企业制定改善措施,降低锂离子电池自放电不良率,提升自放电一致性。
一、 金属杂质对锂电池安全的危害
1、磷酸铁锂正极材料具有热稳定性优异、循环寿命好、电化学稳定、环境友好等优点,成为动力电池领域最理想的正极材料之一。但当磷酸铁锂材料中引入金属杂质时,会对电池的寿命及安全性有严重损害。
2、常见的金属异物包括:铁,镍,铜,锌,铬等。金属异物在电池化成阶段会先在正极氧化再到负极还原,当负极处的金属单质累积到一定程度会形成枝晶,导致隔膜穿孔,造成电池内部短路,提高电池的自放电率,严重时甚至会引起电池起火、爆炸,影响电池的安全性能。
金属异物累积造成隔膜穿孔过程示意图
金属铜导致电池短路(a)SEM 图像 (b)各元素的分布