锂电池物理自放电的机理主要包括两个方面:物理微短路和化学反应。
物理微短路是造成锂电池低压的直接原因,其直接表现是电池在常温、高温存储一段时间后,电池电压低于正常截止电压。这种情况下的自放电是不会造成锂电池容量不可逆的损失的。引起物理微短路的原因包括:
粉尘和毛刺:粉尘击穿隔膜或极片分切过程中产生的毛刺刺穿隔膜,导致正负极之间形成物理微短路。
正负极的金属杂质:金属杂质发生化学和电化学腐蚀反应,溶解到电解液中,并随着时间的增加,金属枝晶在不断生长,最后穿透隔膜,导致正负极的微短路。
辅材的金属杂质:例如CMC、胶带中的金属杂质也可能导致物理微短路。
化学反应也是锂电池物理自放电的一个重要原因,主要包括:
水分:水分造成电解液分解,释放出大量的电子,电子再嵌入到正极氧化结构中,从而引起正极电位下降,造成低压。
电解液溶剂:某些电解液溶剂在存储过程中可能发生缓慢的化学反应,消耗容量而使电压下降。
SEI膜不稳定:SEI膜的脱落和重新反应,造成电池胀气、低压等问题。
封装不良:例如极耳位置过封,可能造成极耳腐蚀而消耗锂源低压。
总的来说,锂电池物理自放电的机理是一个复杂的过程,涉及到多个因素。为了控制锂电池的自放电,需要严格控制生产过程中的各种因素,如粉尘、金属杂质、电解液溶剂、封装等,以提高电池的品质和稳定性。