当粉尘严重到刺穿隔膜时，对锂动力电有什么影响
来源：宝鄂实业
2019-04-01 12:44
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但是当粉尘严重到刺穿隔膜这个“度”时，对锂动力电的影响就会非常明显。由于有是否刺穿隔膜这个“度”的存在，因此在测试大批锂动力电自放电率时，经常会发现大部分锂动力电的自放电率都集中在一个不大的范围内，而只有小部分锂动力电的自放电明显偏高且分布离散，这些应该就是隔膜被刺穿的锂动力电。
2）毛刺。将微短路的锂动力电池拆开，当发现锂动力电池的隔膜上出现的黑点处于边缘位置占多数，便是极片分切过程中产生的毛刺引起的。在锂动力电池电芯生命初期，只表现为自放电较高，而时间越长，其造成正负极大规模短路的可能性越大，是锂动力电池热失控的一个重要成因。
3）正极金属杂质。正极的金属杂质经过充电反应后，也是击穿隔膜，在隔膜上形成黑点，造成了物理微短路的原因。一般来说，只要是金属杂质，都会对锂动力电池自放电产生较大影响，一般是金属单质影响最大。据部分文献所述，影响排序如：Cu＞Zn＞Fe＞Fe2O3。比如很多正极铁锂材料就会面临自放电过大的问题，也就是铁杂质超标引起的。
4）负极金属杂质。由于原电池的形成，负极金属杂质会游离出来，在隔膜处沉积而造成隔膜导通，形成物理微短路，某些低端的负极材料经常会遇见这样的情况。负极浆料中的金属杂质对自放电的影响力不及正极中的金属杂质，其中Cu、Zn对自放电影响较大。
5）辅材的金属杂质。例如CMC、胶带中的金属杂质。随着时间的增加，金属杂质引发的金属枝晶在不断生长，最后穿透隔膜，导致正负极的微短路，不断消耗电量，导致锂动力电池端电压降低。
（2）电化学材料的副反应
1）正极材料，主要是各类锂的化合物，其始终与电解液存在着微量的反应，环境条件不同，反应的激烈程度也不同。正极材料与电解液反应生成不溶产物，使得反应不可逆。参与反应的正极材料，失去了原来的结构，锂动力电池失去相应电量和永久容量。
正极与电解液发生的不可逆反应，主要发生于锰酸锂、镍酸锂这两种易发生结构缺陷的材料，例如锰酸锂正极与电解液中锂离子的反应：
LiyMn2O4+xLi++xe-→Liy+xMn2O4
2）负极材料，石墨负极原本就具备与电解液反应的能力，在化成过程中，反应产物SEI膜附着在电极表面，才使得电极与电解液停止了激烈的反应。若SEI膜有缺陷，这个反应也一直在少量进行。电解液与负极的反应，同时消耗电解液中的锂离子和负极材料。反应带来电量损失的同时，也带来锂动力电池最大可用容量的损失。
负极材料与电解液发生的不可逆反应，化成时形成的SEI膜就是为了保护负极不受电解液的腐蚀，负极与电解液可能发生的反应为：
LiyC6→Liy-xC6+xLi++xe-
3）电解液，电解液除了与正负极反应，还与自身材质中的杂质反应，与正负极材料中的杂质反应，这些反应均会生成不可逆的产物，使得锂离子总量减少，也是锂动力电池最大可用容量损失的原因。电解液自身所带杂质引起的不可逆反应有：
①溶剂中CO2可能发生的反应：
2CO2+2e-+2Li+→Li2CO3+CO
②溶剂中O2发生的反应：
1/2O2+2e+2Li+→Li2O
类似的不可逆反应消耗了电解液中的锂离子，进而损失了锂动力电池容量。
4）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，造成锂动力电池端电压下降。另外，当锂动力电池中有H2O存在时，其会与LiPF6反应，生产HF等腐蚀性气体；同时与溶剂等反应产生CO2等气体引起锂动力电池膨胀；HF会与电池中众多物质如SEI主要成分反应，破坏SEI膜；生成CO2和H2O等；CO2引起锂动力电池膨胀，重新生成的H2O又参与LiPF6、溶剂等反应，形成恶性链式反应。
2）毛刺。将微短路的锂动力电池拆开，当发现锂动力电池的隔膜上出现的黑点处于边缘位置占多数，便是极片分切过程中产生的毛刺引起的。在锂动力电池电芯生命初期，只表现为自放电较高，而时间越长，其造成正负极大规模短路的可能性越大，是锂动力电池热失控的一个重要成因。
3）正极金属杂质。正极的金属杂质经过充电反应后，也是击穿隔膜，在隔膜上形成黑点，造成了物理微短路的原因。一般来说，只要是金属杂质，都会对锂动力电池自放电产生较大影响，一般是金属单质影响最大。据部分文献所述，影响排序如：Cu＞Zn＞Fe＞Fe2O3。比如很多正极铁锂材料就会面临自放电过大的问题，也就是铁杂质超标引起的。
4）负极金属杂质。由于原电池的形成，负极金属杂质会游离出来，在隔膜处沉积而造成隔膜导通，形成物理微短路，某些低端的负极材料经常会遇见这样的情况。负极浆料中的金属杂质对自放电的影响力不及正极中的金属杂质，其中Cu、Zn对自放电影响较大。
5）辅材的金属杂质。例如CMC、胶带中的金属杂质。随着时间的增加，金属杂质引发的金属枝晶在不断生长，最后穿透隔膜，导致正负极的微短路，不断消耗电量，导致锂动力电池端电压降低。
（2）电化学材料的副反应
1）正极材料，主要是各类锂的化合物，其始终与电解液存在着微量的反应，环境条件不同，反应的激烈程度也不同。正极材料与电解液反应生成不溶产物，使得反应不可逆。参与反应的正极材料，失去了原来的结构，锂动力电池失去相应电量和永久容量。
正极与电解液发生的不可逆反应，主要发生于锰酸锂、镍酸锂这两种易发生结构缺陷的材料，例如锰酸锂正极与电解液中锂离子的反应：
LiyMn2O4+xLi++xe-→Liy+xMn2O4
2）负极材料，石墨负极原本就具备与电解液反应的能力，在化成过程中，反应产物SEI膜附着在电极表面，才使得电极与电解液停止了激烈的反应。若SEI膜有缺陷，这个反应也一直在少量进行。电解液与负极的反应，同时消耗电解液中的锂离子和负极材料。反应带来电量损失的同时，也带来锂动力电池最大可用容量的损失。
负极材料与电解液发生的不可逆反应，化成时形成的SEI膜就是为了保护负极不受电解液的腐蚀，负极与电解液可能发生的反应为：
LiyC6→Liy-xC6+xLi++xe-
3）电解液，电解液除了与正负极反应，还与自身材质中的杂质反应，与正负极材料中的杂质反应，这些反应均会生成不可逆的产物，使得锂离子总量减少，也是锂动力电池最大可用容量损失的原因。电解液自身所带杂质引起的不可逆反应有：
①溶剂中CO2可能发生的反应：
2CO2+2e-+2Li+→Li2CO3+CO
②溶剂中O2发生的反应：
1/2O2+2e+2Li+→Li2O
类似的不可逆反应消耗了电解液中的锂离子，进而损失了锂动力电池容量。
4）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，造成锂动力电池端电压下降。另外，当锂动力电池中有H2O存在时，其会与LiPF6反应，生产HF等腐蚀性气体；同时与溶剂等反应产生CO2等气体引起锂动力电池膨胀；HF会与电池中众多物质如SEI主要成分反应，破坏SEI膜；生成CO2和H2O等；CO2引起锂动力电池膨胀，重新生成的H2O又参与LiPF6、溶剂等反应，形成恶性链式反应。
