電解液不足對(duì)電芯的損害

電解液注液量的“略少、少、嚴(yán)重少”這是一般說(shuō)法，沒有嚴(yán)格要求。電解液即使是略少，電池也已經(jīng)是不良品了。電解液略少的電池，不容易被發(fā)現(xiàn)，這個(gè)時(shí)候，電芯的容量和內(nèi)阻都是正常的，檢測(cè)出電解液略少電芯有三類方法：拆電芯、稱重、測(cè)試。

拆電芯：此時(shí)滿充負(fù)極會(huì)出現(xiàn)類似于下面圖片的樣子：

拆開屬于破壞性試驗(yàn)且一次只能檢測(cè)一個(gè)電芯，雖然可以直觀和準(zhǔn)確的確定問(wèn)題，但實(shí)際用此方法篩選電芯的基本不用。

稱重：這一方法準(zhǔn)確性較低，因?yàn)闃O片、鋁塑膜等也會(huì)有重量差異；電解液既然是“略少”，那么實(shí)際每個(gè)電芯的保液量也就不會(huì)差距很大，這樣其他材料的重量差異，很可能大于電解液重量的差異。當(dāng)然，可以通過(guò)注液時(shí)實(shí)測(cè)每個(gè)電芯的注液量或者保液量來(lái)準(zhǔn)確的、及時(shí)的得知問(wèn)題電芯，但是與其對(duì)全電芯稱重，不如增加注液設(shè)備的準(zhǔn)確性和優(yōu)化工藝，從而治標(biāo)治本。

測(cè)試：這個(gè)是問(wèn)題的重點(diǎn)，用何種測(cè)試方法能夠篩選出電解液“略少”的電芯，等價(jià)于電解液“略少”的電芯會(huì)有何種異常。目前文武僅知道兩種方法可以測(cè)出容量、內(nèi)阻皆正常的，但是電解液卻略少的電芯。這兩個(gè)方法分別是：循環(huán)、倍率放電平臺(tái)。

循環(huán)，可以說(shuō)是檢查鋰離子電池電性能的終極方法，縱觀鋰離子電池材料和制成時(shí)的近乎無(wú)數(shù)種的異常，絕大多數(shù)的最終影響都是兩個(gè)字：循環(huán)。電解液略少時(shí)，容量或是說(shuō)正極克發(fā)揮是正常的，前幾十次循環(huán)的話，容量并不會(huì)明顯衰減；隨著電解液缺失的程度的加重，能夠保持較高容量保持率的循環(huán)次數(shù)會(huì)逐漸減少；或者說(shuō)，電解液“略少”中電解液相對(duì)較多的電芯，可能會(huì)以正常容量衰減速率循環(huán)幾十次甚至上百次才會(huì)明顯衰減；電解液“略少”中電解液相對(duì)較少的電芯，可能循環(huán)十次二十次容量就開始明顯跳水。但不論在容量跳水前電芯能按正常容量衰減速度循環(huán)多少次，跳水開始后，電芯的容量都會(huì)快速衰減；衰減過(guò)程中，電芯的表現(xiàn)是能充入容量，但是放出容量較低（很像氣數(shù)已盡的人“有進(jìn)氣兒沒出氣兒”的樣子哦），如果做充電容量/放電容量圖的話，跳水期間二者的比值會(huì)明顯高于1；跳水之后，電芯的容量并不會(huì)馬上降為0，而是相對(duì)穩(wěn)定的維持在其初始容量的20%~40%中的位置一段時(shí)間；再往后，文武就沒有測(cè)過(guò)了。以下是一個(gè)因電解液不足而容量跳水的電芯的循環(huán)容量曲線和C/D曲線，

循環(huán)性能的降低，是電解液缺失的一個(gè)必然結(jié)果，只要電解液的量足夠維持電芯循環(huán)到規(guī)格書中規(guī)定的循環(huán)次數(shù)，就可以認(rèn)為電解液是充足的。但是，循環(huán)性能無(wú)法作為篩選電解液量少的電芯的手段，原因很簡(jiǎn)單，不再多說(shuō)。倍率放電平臺(tái)，這里所說(shuō)的平臺(tái)，一定要是相對(duì)較高倍率的平臺(tái)，

0.2C/0.5C是看不出來(lái)差異的。文武比較了同設(shè)計(jì)下，實(shí)際平均保液量分別為0.002g/mAh和0.0023g/mAh兩批電芯的0.5C/3.6V、1C/3.6V和2C/3.4V的平臺(tái)容量，二者0.5C平臺(tái)幾乎一致，但電解液充足的第二組1C和2C平臺(tái)容量要高于電解液不足的第一組約8%（文武做的是容量型卷繞軟包電芯，倍率型或者疊片電芯所用測(cè)試倍率肯定要再高才可以）。與全檢稱重、測(cè)循環(huán)、拆電芯相比，用高倍率放電對(duì)比平臺(tái)容量這一方法預(yù)測(cè)電解液略少的電芯，可行性顯然更大。但問(wèn)題是，對(duì)于制成較差的廠子，高倍率下，電芯平臺(tái)容量本身就可能相差很多，這樣的話定標(biāo)準(zhǔn)是很難的。

對(duì)于電解液“略少”的電芯，由于正極克發(fā)揮還是足夠的（克發(fā)揮不足，在本文叫做“嚴(yán)重少”），因而最開始極片可能僅是比較干，但是還沒有析鋰。但隨著循環(huán)的進(jìn)行，析鋰會(huì)越來(lái)越嚴(yán)重。“少”時(shí)的情況與“略少”相比，“少”的時(shí)候，問(wèn)題就要簡(jiǎn)單的多了。依照文武的定義來(lái)說(shuō)，當(dāng)電解液少到讓電芯高內(nèi)阻的時(shí)候，就可以稱呼為“少”了。這個(gè)時(shí)候，電芯的正極克發(fā)揮依舊是正常的，但是循環(huán)、倍率平臺(tái)容量都要明顯的差于“略少”的情況。

平臺(tái)容量低，即使是0.2C的平臺(tái)容量，也要明顯低于內(nèi)阻正常的電芯，更不用說(shuō)高倍率平臺(tái)容量了。

無(wú)法完成循環(huán)，這是對(duì)實(shí)際現(xiàn)象的描述，當(dāng)測(cè)過(guò)這幾個(gè)高內(nèi)阻電芯的倍率后，將電芯擱置了幾天，然后有了空余測(cè)試通道準(zhǔn)備測(cè)1C循環(huán)，上下限保護(hù)電壓分別為4.5V和2.5V，這時(shí)發(fā)現(xiàn)，不論是充電還是放電，通道都會(huì)馬上進(jìn)入保護(hù)（這種析鋰電芯，此時(shí)處于高電壓狀態(tài)）。更換通道也沒有改善，測(cè)了一下電芯的重量，發(fā)現(xiàn)比正常電芯低0.5~1g，室外拆開電芯，全部起火！

由于電解液“少”的電芯，內(nèi)阻已然偏高，而內(nèi)阻基本是所有電池廠都會(huì)關(guān)注的參數(shù)，所以篩選出電解液“少”的電芯，并不難。需要再一次強(qiáng)調(diào)的是，電解液“少”的電芯，會(huì)遇到電解液“略少”的電芯的一切問(wèn)題，同時(shí)也會(huì)增加一個(gè)問(wèn)題：內(nèi)阻偏高?！皣?yán)重少”的情況拋開一切不看，電解液“嚴(yán)重少”時(shí)，最為明顯的結(jié)果就是：低容。電芯的內(nèi)阻往往是由電芯廠制定的，一般的話，偶有高內(nèi)阻也可能出貨，但是容量不足的話，可就完全沒有補(bǔ)救的可能性了。

處于“嚴(yán)重少”的電芯，克發(fā)揮、內(nèi)阻、平臺(tái)、循環(huán)等問(wèn)題，將會(huì)一起爆發(fā)。當(dāng)看到電芯低容且高內(nèi)阻時(shí)，就很有可能是電解液“嚴(yán)重少”的情況；如果再與正常電芯對(duì)比一下重量，則可以幾乎確認(rèn)問(wèn)題所在。此時(shí)，就不要拆電芯了，起火的可能性非常大。

如果將電芯分開來(lái)看的話，電解液“嚴(yán)重少”時(shí)還可以分為正極吸液不足和負(fù)極吸液不足這兩個(gè)方面來(lái)看。當(dāng)正極吸液不足時(shí)，沒有足夠的鋰離子能夠從正極脫嵌，但是負(fù)極吸液充足，只要是脫嵌的鋰離子，就可以嵌入負(fù)極。結(jié)果就是正負(fù)極都很干，但是負(fù)極并沒有析鋰。當(dāng)負(fù)極吸液不足、正極充足時(shí)，正極可以提供充足的鋰離子給負(fù)極，但是負(fù)極沒有辦法接受，于是負(fù)極析鋰。但不論是哪種情況，電芯的外在表現(xiàn)都是：低容、高內(nèi)阻、低平臺(tái)、低循環(huán)。電解液“嚴(yán)重少”的電芯拿去做循環(huán)，十次就可能掉10%的容量，且循環(huán)后由于嚴(yán)重析鋰，電芯會(huì)變得異常的厚。