鉅大LARGE | 點擊量:562次 | 2019年04月09日
電池失效原因的討論分析
電池失效后測得電池正負極容量分別為1100mAh、800mAh(考慮面積比例、質量計算而得),A電池正極容量下降了15%,而負極容量下降了將近40%.A電池負極失效前后電鏡掃描圖片表明新、舊電池負極的表面變化比較明顯:新電池負極活性物質顆粒較大,且沒有裂紋;而失效電池負極活性物質的顆粒較小,電極表面生成許多新的微裂紋。這些變化表明,負極活性物質發生了粉化。A電池負極表面元素分析結果見表1,表明表面成分中變化較大的是Al、La、Mn、Si等4種元素,這與它們表面能的大小一致。表面能越大,越易發生偏析;而且,Al、La、Mn都是較活潑元素,在電池強堿性體系中,容易發生腐蝕反應。Al與強堿反應后,溶解于堿中,Mn、La則分別生成氫氧化物。這樣在電極表面層與電極本體之間存在濃度梯度,促使了偏析反應的發生。Al的偏析最厲害,致使本體中Al含量下降很多。Al、Mn的作用是降低氫氣平衡壓力。La是吸氫元素,這些元素在表面發生腐蝕后,不但使電極貯氫性能下降,而且使得電極反應電阻增加。
新電池平均充電電壓為1.379V,放電電壓為1.256V.失效A電池的平均充電電壓為1.417V,放電電壓為1.214V.A電池失效前后,充電電壓上升了38mV,而放電電壓下降了42mV,可以說A電池正極已經開始衰退了。循環伏安法是通過模擬電極表面的淺充放過程來考察電極的充放電性能、電極反應的難易程度、可逆性、析氧特性和充電效率以及電極表面的吸、脫附等特征。循環伏安法的關鍵在于選擇適當的掃描速度。本工作選擇掃描速度為30mV/min.用氧化/還原峰電位之差(Va-Vc)來衡量電極反應的可逆性,(Va-Vc)越大,電極反應的可逆性越差;用析氧電位和氧化峰電位之差(Vo-Va)來衡量電極析氧的難易程度,(Vo-Va)越大,析氧越困難,電極的充電效率越高。正極的氧化/還原峰電位差(Va-Vc)增加了84mV,這意味著正極的可逆性變差。電池的正極析氧/氧化峰電位差減少了29mV,因為氧化峰電位移向氧氣析出峰電位,因此充電效率降低,容量也降低。