锂电池自放电和过放电现象的研究

来源：存能电气  日期：2020-04-13 16:56  浏览量：次

锂电池自放电和过放电现象的研究。随着锂电池能量密度进一步提高和成本进一步降低，其在电动汽车和储能领域得到了广泛的应用，锂电池自放电和过放电一致性对电动汽车和储能系统的寿命和可靠性有着非常重要的作用，从锂电池自放电和过放电形成机理、影响因素以及检测方法等方面对近年来锂电池自放电和过放电研究成果进行了综述。

锂电池自放电现象的研究

自放电是电池在存储中容量自然损失的一种现象，一般表现为存储一段时间后开路电压下降。锂电池自放电按照反应类型可分为物理自放电和化学自放电。从自放电对电池影响有客将自放电分为两类：损失容量能够可逆得到补偿的自放电以及损失容量无法可逆得到的补偿的自放电，通常情况下物理自放电导致的容量损失是可逆的，而化学自放电导致的容量损失是不可逆的。

锂电池因其本身无污染、比能量高、循环寿命长等特性被广泛应用在各种仪表和电动汽车上作为能源系统，而锂电池自放电现象的存在不仅造成电池本身能量的损失，还会因各电池间自放电的不一致性导致锂电池组寿命减少，容量迅速衰减引起电池管理系统(BMS)对电池荷电状态(SOC)的预测出现较大误差，电动车控制策略失效，致使电动车电池系统出现过放电的情况。

锂电池自放电的原因

1.造成可逆容量损失的原因：可逆容量损失的原因是发生了可逆放电反应，原理跟电池正常放电反应一致。不同点是正常放电电子路径为外电路、反应速度很快；自放电的电子路径是电解液、反应速度很慢。

2.造成不可逆容量损失的原因：当电池内部发生了不可逆反应时，所造成的容量损失即为不可逆容量损失的。所发生不可逆反应的类型主要包括：正极与电解液发生的不可逆反应、负极材料与电解液发生的不可逆反应、电解液自身所带杂质引起的不可逆反应、制成时杂质造成的微短路所引起的不可逆反应。

自放电率是衡量锂电池寿命的重要参数，而自放电过程发生在电池内部与电池材料和工艺相关，并随着环境温度、储存时间、荷电状态的变化而变化。对锂电池自放电实现快速检测能够缩短自放电参数测量的时间周期提高其准确性，自放电检测可应用于电池组合技术，在实际应用中为电池的一致性研究和分选工作提供新的理论数据，进而改善锂电池的性能。

锂电池过放电现象的研究

电池放完内部储存的电量，电压达到一定值后继续放电就会造成过放电，通常根据放电电流来确定放电截止电压。电池过放可能会给电池带来灾难性的后果，特别是大电流过放或反复过放对电池影响更大，一般而言过放电会使电池内压升高，正负极活性物质可逆性受到破坏，即使充电也只能部分恢复容量也会有明显衰减。

为了保证石墨层中放电后留有部分锂离子就要严格限制放电终止最低电压，也就是说锂电池不能过放电。放电终止电压通常为3.0V/节，最低不能低于2.5V/节。电池放电时间长短与电池容量、放电电流大小有关，电池放电时间（小时）=电池容量/放电电流；锂电池放电电流不应超过电池容量的3倍，否则会使电池损坏。

锂电池过放电的影响

1、电池标准中规定的终止电压值，是电池连续放电时所达到的电压值；但实际使用过程中多是断断续续放电，那么即使放电到规定的终止电压值，也往往会出现过放电。

2、当电池放电到终止电压之后，静置数分钟到半小时，电池电压会自动升高。这就误导了用户认为电池仍可继续放电，从而造成了电池过放电。

3、电池进行周期治疗充放电，虽然可以使电池容量较前一次有所提高，但连续进行过度深放电不但起不到进一步激活未参加反应的活性物质的正作用，而且与此相反会引起正板栅腐蚀和一部分α-PbO2向β-PbO2的转化，结果必然缩短电池的循环寿命。放电深度越深电池容量下降的就越快，过放电和周期治疗产生的副作用就越明显，电池的循环寿命就越短。

目前大多数电子产品的电池都采用锂电池，锂电池自1990年问世以来因其卓越的性能得到了迅猛的发展广泛地应用于社会，锂电池生产商也因此得到了最大规模的发展。不需要将锂电池充到百分之100满电，更不要将电量使用殆尽。在情况允许的情况下尽量使电池的电量维持在半满状态附近，充电与放电的幅度越小越好。