笔记本电池是一个易耗的物件,主要是因为笔记本电池容量容易损失,那么现在我们就来分析分析笔记本电池容量损失的原因有哪些?
第一,过度充电,所谓过充电就是超过规定的充电终止电压(一般为4.2V)而继续充电的过程,在过充的情况下会造成电池容量的衰减。过充还会导致电解液的氧化反应,其氧化速率跟正极材料表面积大小、集电体材料以及所添加的导电剂(炭黑等)有很大关系,同时,炭黑的种类及表面积大小也是影响电解液氧化的一个重要因素,其表面积越大,溶剂更容易在表面氧化。当压高于4.5V 时电解液就会氧化生成不溶物(如Li2Co3)和气体,这些不溶物会堵塞在电极的微孔里面阻碍锂离子的迁移而造成循环过程中容量损失。
第二,电解液分解,电解液由溶剂和支持电解质组成,在正极分解后通常形成不溶性产物Li2Co3 和LiF等,通过阻塞电极的孔隙而降低电池容量,电解液还原反应对电池的容量和循环寿命会产生不良影响,并且由于还原产生了气体会使电池内压升高,从而导致安全问题。电解液在石墨和其它嵌锂碳负极上稳定性不高,容易反应产生不可逆容量。初次充放电时电解液分解会在电极表面形成钝化膜,钝化膜能将电解液与碳负极隔开阻止电解液的进一步分解。从而维持碳负极的结构稳定性。理想条件下电解液的还原限制在钝化膜的形成阶段,当循环稳定后该过程不再发生。电解质盐的还原参与钝化膜的形成,有利于钝化膜的稳定化,但还原产生的不溶物对溶剂还原生成物产生不利影响,而且电解质盐还原时电解液的浓度减小,导致电池容量损失(LiPF6 还原生成LiF、LixPF5-x、PF3O 和PF3),同时,钝化膜的形成要消耗锂离子,这会导致两极间容量失衡而造成整个电池比容量降低。工艺中使用碳的类型、电解液成份以及电极或电解液中添加剂都是影响成膜容量损失的因素。电解液中常常会含有氧、水和二氧化碳等。微量水对石墨电极性能没影响,但水含量过高生成LiOH(s)和Li2O 沉积层,不利锂离子嵌入,造成不可逆容量损失。
第三,自放电,自放电是指电池在未使用状态下,电容量自然损失的现象。锂离子电池自放电导致容量损失分两种情况:一是可逆容量损失;二是不可逆容量的损失。可逆容量损失是指损失的容量能在充电时恢复,而不可逆容量损失则相反,如锂锰氧化物正极与溶剂会发生微电池作用产生自放电造成不可逆容量损失。自放电程度受正极材料、电池的制作工艺、电解液的性质、温度和时等因素影响。如自放电速率主要因溶剂氧化速率控制,因此溶剂的稳定性影响着电池的贮存寿命,如果负极处于充足电的状态而正极发生自放电,电池内容量平衡被破坏,将导致永久性容量损失。长时间或经常自放电时,锂有可能沉积在碳上,增大两级间容量不平衡程度。Pistoia等认为自放电的氧化产物堵塞电极材料上的微孔,使锂的嵌入和脱出困难并且使内阻增大和放电效率降低,从而导致不可逆容量损失。
第四,电极不稳定性,正极活性物质在充电状态下会氧化电解质分解而造成容量损失。另外,影响正极材料溶解的因素还有正极活性物质的结构缺陷,充电电势过高以及正极材料中炭黑的含量。其中电极在充放电循环过程中结构的变化是最重要的因素。
第五,集流体,铜和铝分别是负极和正极集流体常用的材料。其中铝箔无论是在空气种还是在电解液中都比较容易在表面形成氧化物膜,同时,集流体表面全面腐蚀和局部腐蚀(如点蚀)以及粘附性差等原因都会使得电极反应阻力增大,电池内阻增加,导致容量损失和放电效率降低。为了减少这些原因造成的影响,从市场上购得的集流体最好进行预处理(酸-碱浸蚀、耐腐蚀包覆、导电包覆等),以提高耐腐蚀性与粘附性能。
以上几点就是笔记本电池容量损失的原因。
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