儲存期對鋰離子電池的影響

1、儲存期對鋰離子電池的影響引言  鋰離子電池是一種高能化學電源，除具有優(yōu)良的充放電特性、寬松的工作溫度范圍、自放電率小、循環(huán)性能好、使用壽命長等特點外，其本身的安全性能越來越引起人們的關(guān)注。正常情況下，電芯在庫房中的儲存時間不會超過半年就會投入封裝使用，交付出廠，但在特殊情況下，如合同變更、交付時間延遲等客觀原因，使電芯儲存時間大大超過規(guī)定的半年儲存期，超期儲存的鋰離子電池能否使用，焦點集中在以下三個問題：1、儲存期間自放電導致的容量損失能否通過再充電得以恢復；2、不可逆反應損失容量有多少；3、長期儲存的電芯，其安全性能如何?要回答這些問題，只有通過試驗來驗證，通過一系列試驗，數(shù)據(jù)表明

2、：各項電性能和安全性能令人滿意。通過這次試驗，也加深了我們對鋰離子電池的認識。1 試驗方案的制定與實施 我們隨機抽取05年生產(chǎn)的額定容量為800毫安時的電池100只,將其中70只拆除外殼和保護板，成為電芯，用于本次試驗。這些電芯的儲存期從15個月到26個月。隨機取56 只樣品,對涉及電性能和安全性能的共 18 個項目進行了試驗，具體安排如下：                      &

3、#160;                                                 &

4、#160;                                                 &

5、#160;                                                 &

6、#160;                  （1）用 8 只樣品依次進行 1C 、0.2C 、低溫、高溫充放電試驗。做完上述四項試驗后，又分為兩組 ，每組4只,一組進行低氣壓試驗，一組進行極性反充試驗；（2）荷電保持能力試驗和循環(huán)壽命試驗各取4只樣品；（3）振動、跌落、熱濫用、溫度沖擊、過充電、常溫短路、高溫短路試驗各取4只樣品；（4）針刺試驗和機械沖擊試驗各取3只樣品；（5）用6只樣品進行重物沖擊試驗。為了便于對

7、比，用同樣方法抽取了06 年的電池100只，拆成電芯，進行了除溫度沖擊、荷電保持能力和循環(huán)壽命三項外的其他 15 項共44只樣品的試驗，試驗方案同05年電芯。2 試驗數(shù)據(jù)的分析比較2.1 電性能試驗表1列出了05年、06 年電芯常溫1C放電容量數(shù)據(jù)，其中 05 年電芯的容量范圍為933 958mAh，均值為 943.63mAh,極差為 25 mAh；06年電芯的容量范圍為909 949mAh，均值為928.13 mAh, 極差為40 mAh。數(shù)據(jù)表明：05年電芯的平均放電容量高于06年的電芯，極差小于06年的電芯，其1C放電容量均勻性好、離散度小。表1   05年、06 年

8、電芯常溫1C 放電結(jié)果編號05年電芯 1C 放電2#3#4#5#6#7#9#10#容量（mAh）943 946 942 943 933 937 958 947 時間（min）70.7370.9370.670.769.9770.2371.8771編號06年電芯 1C 放電A1#A2#A3#A4#A5#A6#A7#A8#容量（mAh）940 949 909 928 930 916 912 941 時間（min）70.4771.1768.1769.669.7368.6768.4370.57 表2列出了05年、06年電芯常溫 0.2C 放電容量數(shù)據(jù)，05年電芯的容量范圍為941 961mAh，均值為9

9、47mAh，極差為20mAh；06 年電芯容量范圍為940 967mAh,均值為948.38mAh，極差為27mAh。數(shù)據(jù)表明：電芯在小電流放電時，性能差異不大。表2    05年、06 年電芯常溫 0.2C 放電結(jié)果編號05年電芯 0.2C 放電2#3#4#5#6#7#9#10#容量（ mAh ）945 944 947 949 941 943 961 946 時間（最?。?53.8353.23354.17354.83351.9352.93359.67354.67編號06年電芯 0.2C 放電A1#A2#A3#A4#A5#A6#A7#A8#容量（ mAh ）956

10、 967 941 953 940 943 945 942 時間（min）358.57362.67352.97357.37351.33353.63354.2353.37 表3   列出了 05 年電芯高溫1C放電容量數(shù)據(jù)，與表1常溫1C放電容量相比，變化為4mAh 2mAh，兩者數(shù)據(jù)很接近，擬合程度很高。表3 05年電芯高溫1C放電結(jié)果編號2#3#4#5#6#7#9#10#容量（mAh）946 948 941 941 931 939 962 948 時間（min）70.9771.170.5370.669.870.4372.1371.13 05年電芯高溫1C放電曲線，見圖1。圖

11、105年電芯高溫1C放電曲線 表4   列出了05年電芯低溫0.2C放電數(shù)據(jù)，與表2常溫0.2C放電數(shù)據(jù)比較可得：放電容量下降范圍為29mAh 40mAh，說明低溫環(huán)境對電芯放電容量影響很小。表4 05年電芯低溫0.2C放電結(jié)果編號2#3#4#5#6#7#9#10#容量（mAh）916 921 915 909 909 913 934 917 時間（min）343.13344.83343.2340.33340.4341.77349.77343.9 05年電芯低溫0.2C放電曲線，見圖2。圖205年電芯低溫0.2C放電曲線 表5   列出

12、了06年電芯高溫1C放電數(shù)據(jù)，與表1常溫1C放電數(shù)據(jù)比較可得：06 年電芯高溫1C放電容量比常溫1C放電容量稍有增加，增加范圍為4mAh 28mAh。但是，與05年電芯相比，容量變化范圍較大。表5 06年電芯高溫1C放電結(jié)果編號A1#A2#A3#A4#A5#A6#A7#A8#容量（mAh）950 966 937 951 938 943 936 945 時間（min）71.2772.4770.371.2770.370.6770.270.87 06年電芯高溫1C放電曲線，見圖3。圖306年電芯高溫1C放電曲線 表6    列出了06年電芯低溫0.2C放電數(shù)據(jù)

13、，與常溫0.2C放電數(shù)據(jù)比較可得：容量下降范圍為23mAh 134mAh，06年電芯對低溫環(huán)境敏感。表6 06年電芯低溫0.2C放電結(jié)果編號A1#A2#A3#A4#A5#A6#A7#A8#容量（mAh）881 889 814 851 891 809 832 919 時間（min）330.33332.77305.1318.67333.53303.03311.67344.7 06年電芯低溫0.2C放電曲線，見圖4。圖406年電芯低溫0.2C放電曲線 表 7   列出了05年電芯荷電保持力試驗結(jié)果，電芯經(jīng)28天荷電開路擱置后，剩余容量為948956mAh，其恢復容量為9

14、51973mAh ,這與常溫0.2C放電容量941961mAh相比較，非常接近，顯示了很好的荷電保持能力。表7 05年電芯荷電保持力試驗結(jié)果編號15#16#17#18#剩余容量（ mAh ）956953948951剩余時間（min）357356355357恢復容量（ mAh ）973959959951恢復時間（min）364358360357 表8   列出了05年電芯循環(huán)壽命試驗數(shù)據(jù)，經(jīng)400次循環(huán)后，其容量衰減大約為百分之六，還有剩余容量840mAh 以上 ，大大超過規(guī)定的不低于400次的要求。表8 05年電芯循環(huán)壽命試驗結(jié)果編號11#12#13#14#容量（

15、mAh）時間（min）容量（mAh）時間（min）容量（mAh）時間（min）容量（mAh）時間（min）50次924.345922345888332915342100次907339906339870326905338150次898336898336861323894334200次888332886332856320884331250次887332883330852319878329300次879329877328848317874328350次875 327 872 327 845 317 872 327 400次870 326 868 325 842 315 867 325 2.2安全性能

16、試驗 按標準進行的過充電、常溫短路、高溫短路、熱濫用、極性反充、針刺、機械沖擊、重物重擊等8項涉及安全性方面試驗，05、06年電芯均能順利通過。2.3其他項目試驗振動、跌落兩項機械性能試驗和溫度沖擊、低氣壓兩項環(huán)境性能試驗也都順利通過。05年電芯振動后恢復容量均值為954.25mAh，06年電芯的均值為952.25mAh；跌落后的恢復容量的均值分別為943.5mAh和942.75mAh，兩者很接近。3 結(jié)論綜合上述試驗結(jié)果，可以得出以下結(jié)論：1）05年電芯的各項電性能優(yōu)于06年電芯，尤其在低溫放電方面，如05年電芯低溫放電容量均值為916.75mAh，極差為25mAh，06年電芯的均值為860.75mAh，極差為110mAh。2）由05年、06年電芯高溫1C放電曲線可以看出，二者擬合程度高，儲存期對高溫放電、放電平臺（3.63.9V）影響很??；由05年、06年電芯低溫0.2C放電曲線可以看出，05年電芯低溫放電的一致性比06年電芯好，而且，儲存期對放電平臺有正面效應。3）05年的電芯自放電小，儲存28天后，其剩余容量仍有948956mAh，這與常溫0.2C放電容量941961mAh，非常接近。4）05