動力電池析銅的原理以及實驗驗證

編者按

一般而言，鋰離子電池的析銅反應(yīng)發(fā)生在負(fù)極，可能性原因有過放、電池在制作過程中反充電、局部存在短路點時電池進(jìn)行的大電流放電都會導(dǎo)致析銅反應(yīng)的發(fā)生。

隨著鋰離子動力電池的廣泛應(yīng)用，第一批動力電池所裝載的純電動汽車也跑過了七八個年頭，在此期間，會發(fā)生各種各樣的失效的狀況，本文就從失效模式之一的析銅開始講起，通過實驗驗證得出結(jié)論，最后給出一些建議，預(yù)防此類失效情況的發(fā)生。

一般而言，鋰離子電池的析銅反應(yīng)發(fā)生在負(fù)極，可能性原因有過放、電池在制作過程中反充電、局部存在短路點時電池進(jìn)行的大電流放電都會導(dǎo)致析銅反應(yīng)的發(fā)生。

一般析銅反應(yīng)有四個過程，首先是銅箔的氧化的溶解，然后是銅在負(fù)極表面的析出，然后是銅的在溶解，穿過隔膜，在正極析出。

從上圖中可以看出，銅已經(jīng)析出在正極，而負(fù)極的銅箔也已經(jīng)氧化，說明析銅發(fā)生的很嚴(yán)重，此塊電池的電壓已經(jīng)小于1V，完全失效。

對于失效的發(fā)生，初步查明可能是由于SOC不一致導(dǎo)致的個別電池大電流過放導(dǎo)致，下面設(shè)計實驗進(jìn)行驗證，實驗步驟如下：

1.取3只鋰離子動力電池，SOC設(shè)置為40%、60%、80%，將三只電池串聯(lián)起來進(jìn)行大電流放電；

2.每放一次電靜置一段時間，測量電池的電壓內(nèi)阻；

3.繼續(xù)進(jìn)行前面兩步的操作；

經(jīng)過幾次大電流循環(huán)后，低SOC的動力電池出現(xiàn)了電壓明顯下降的問題，對此出現(xiàn)異常的電池進(jìn)行解剖分析。

解剖發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)了局部短路點，對短路點的隔膜進(jìn)行EDS分析后發(fā)現(xiàn)存在銅元素，說明析銅反應(yīng)已經(jīng)發(fā)生，說明在實際使用過程中，由于SOC狀態(tài)不一致在大電流放電時會導(dǎo)致的析銅反應(yīng)，而在實際過程中使用時情況比較復(fù)雜，所以需要提高鋰離子動力電池的一致性，防止此類失效模式的發(fā)生。