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一文弄清楚铝壳电芯发生腐蚀的原因

随着锂离子电池的应用越来越广泛,人们对其安全性和可靠性要求越来越高,但是大量锂离子电池在生产,运输和存储以及使用过程中会发生形形色色的失效现象,如果不加管控或者处置的话,会影响到整个模组甚至PACK的安全,本文介绍锂离子电池在使用中遇到漏液腐蚀的失效过程和原理以及预防措施。

1.什么是腐蚀现象?腐蚀现象是指电芯在使用或存储过程中发现有铝壳/铝塑膜腐蚀或者电芯漏液现象,造成电芯绝缘失效,性能下降甚至安全风险。
在测试过程中可以发现负极与壳体之间的电压发生了改变,由正常的2.0V变成了0V左右。
2.腐蚀的原因是什么?
在正常电芯中,锂离子脱嵌反应只发生正极和负极之间,和铝壳是没有关系的,负极和铝壳之间也是有绝缘膜等阻挡的,铝壳的电位要比负极高。

但是当负极和铝壳之间实现了电接触,就会有一系列意想不到的事情发生。假设有杂质将负极和铝壳连到一起,对于任何电芯来说,该过程都是一样的,都是电芯短路过程,锂离子会自发生地从电位低的负极嵌到电位高的铝壳上,形成锂铝合金化学产物。电极反应过程如下,

随着反应的深入,进而生成氧化锂、氢氧化锂以及嵌锂的铝化合物,在与空气的作用下Li2CO3和[Al2Li(OH)6]2CO3,最终导致腐蚀漏液的发生。

3.怎么预防腐蚀?
对于这样的腐蚀问题,发生的必要条件是形成离子通道和电子短路通道,缺一不可,铝壳本身就浸入在电解液当中,离子通道一直都在的,所以只能隔断电子短路通道,可以从工艺管控上进行加强,减少引入金属异物的概率;在测试端加强绝缘值的监测,将有异常的电芯及时挑选出来;此外将电池的正极与壳体连接在一起,导致铝壳一直为高电压状态,那么也能避免锂离子在其上面发生发生。