铝壳锂离子电池壳体腐蚀的研究

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gis铝合金材质壳体交流感应电化学腐蚀现象研究

gis铝合金材质壳体交流感应电化学腐蚀现象研究

gis铝合金材质壳体交流感应电化学腐蚀现象研究1 引言GIS是高压开关设备中常用的一种类型,需求使用一种能够承受高压的材料,而铝合金材质由于其高强度、轻量、易加工后加工等优点,因此成为了GIS的首选材料。

但是,在使用过程中可能会受到交流感应电化学腐蚀的影响,尤其是在海洋、沿海地区等含盐、潮湿环境中更容易发生。

因此,本文旨在研究GIS铝合金材质壳体交流感应电化学腐蚀的现象。

2 交流感应电化学腐蚀现象交流感应电化学腐蚀是一种电化学腐蚀,也称为涡流腐蚀。

当金属物体处于电磁场中,它将受到一个变化的电场的影响,从而形成涡流。

随着电流通过物体,会在物体表面产生电化学反应。

而这种产生的电流会引起物体表面的阳极和阴极慢慢地腐蚀,导致金属品质的下降。

对于GIS铝合金材质壳体而言,交流感应电化学腐蚀的现象主要表现为壳体表面出现斑点状、点状、裂纹状的腐蚀现象。

在海洋和沿海地区,空气中的盐分和潮湿的环境可能会加速这种腐蚀的产生。

因此,在GIS设备的设计和维护过程中需要考虑这种腐蚀型。

3 研究方法针对GIS铝合金材质壳体交流感应电化学腐蚀的现象,我们采用了扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、电化学阻抗谱(EIS)等多种实验方法进行了研究。

4 实验结果通过SEM观测,我们发现GIS铝合金材质壳体表面出现了斑点状、点状、裂纹状的腐蚀现象。

而利用XRD进行分析,我们得知这些腐蚀产物主要是由Al(OH)3、Al2O3、AlCl3等化合物构成。

此外,我们还运用EIS测量了GIS铝合金材质壳体表面的电化学行为。

实验结果表明,在交流电场的作用下,GIS铝合金材质壳体表面会形成一个电化学界面,导致电荷积累,进而形成交流感应电化学腐蚀。

5 结论和建议通过实验结果的分析,我们得出以下结论:1. GIS铝合金材质壳体易受到交流感应电化学腐蚀的影响;2. 交流感应电化学腐蚀引起GIS铝合金材质壳体表面发生腐蚀,其腐蚀产物主要由Al(OH)3、Al2O3、AlCl3等化合物组成;3. 在GIS设备的设计和维护过程中需要加强对交流感应电化学腐蚀的防范和控制。

lifsi腐蚀铝 机理

lifsi腐蚀铝 机理

lifsi腐蚀铝机理腐蚀是指金属在特定环境条件下与介质发生化学反应,导致金属表面发生破坏或改变的过程。

铝是一种常见的金属材料,但它在一些特定条件下容易受到腐蚀。

本文将讨论铝腐蚀的机理。

铝腐蚀的机理可以分为两种类型:一种是被动膜腐蚀,另一种是活性腐蚀。

被动膜腐蚀是指铝与氧气在空气中发生反应,形成一层非晶态氧化铝(Al2O3)膜,该膜可以防止继续的腐蚀。

这种膜具有一定的稳定性和防护性能,因此铝在大多数常见环境中是相对耐腐蚀的。

该膜的厚度通常为几纳米至几十纳米,但可以随着环境和条件的不同而有所变化。

然而,在一些特殊环境下,被动膜会被破坏,从而导致铝的活性腐蚀。

活性腐蚀是指铝表面的被动膜被破坏或未能形成,从而使铝直接与介质发生反应。

活性腐蚀一般发生在一些极端酸性或碱性介质中,例如浓硝酸、浓氢氟酸和氢氧化钠溶液。

在这些介质中,铝的表面会发生水解反应,生成氢气和相应的氢氧化物或氧化物。

这会破坏铝材料的内部结构,导致严重的腐蚀。

活性腐蚀的速度受到一系列因素的影响。

首先是介质的酸碱性和浓度。

一般来说,酸性介质会导致更快的腐蚀速度,而碱性介质会减缓腐蚀速度。

其次是温度。

高温下,腐蚀反应的速度会加快。

此外,金属的纯度、表面处理和应力等因素也会影响铝的腐蚀程度。

在工业中,我们可以采取一些措施来减少铝的腐蚀。

一种常见的方法是在铝表面涂覆一层保护性的涂层,例如电镀或喷涂。

这层涂层可以提供一层保护膜,防止铝直接与介质接触,从而减缓腐蚀速度。

另一种方法是选择合适的铝合金。

一些特殊的铝合金具有更高的抗腐蚀性能,可以在一些相对恶劣的环境下使用。

总之,铝腐蚀的机理是一个复杂的过程,包括被动膜腐蚀和活性腐蚀两种类型。

被动膜能够提供一定的防护,但在一些特殊环境下会被破坏,导致铝的活性腐蚀。

腐蚀速度受到介质的酸碱性、浓度、温度以及金属的纯度和应力等因素的影响。

在实际应用中,可以通过涂层或选择抗腐蚀性能更好的合金来减少铝的腐蚀。

铝合金在强酸腐蚀环境下的表面特性研究

铝合金在强酸腐蚀环境下的表面特性研究

铝合金在强酸腐蚀环境下的表面特性研究随着工业化进程的不断发展,铝合金作为一种重要的结构材料广泛应用于各个领域中。

然而,在某些特殊环境下,如强酸腐蚀环境下,铝合金的表面特性可能会受到严重影响。

因此,研究铝合金在强酸腐蚀环境下的表面特性显得尤为重要。

本文将从表面特性表征、腐蚀机理分析和表面改性措施等方面进行论述,以期提供有关铝合金在强酸腐蚀环境下的实用研究信息。

一、表面特性表征铝合金在强酸腐蚀环境下的表面特性包括表面形貌、表面粗糙度、表面氧化膜等方面。

表面形貌的观察可以采用扫描电子显微镜(SEM)技术,利用SEM可以观察到铝合金的表面细节和结构特征。

表面粗糙度是指铝合金表面的凹凸程度,可以通过表面粗糙度仪等设备进行测量。

而表面氧化膜则是铝合金在腐蚀环境中形成的一层氧化层,可以通过X射线光电子能谱仪(XPS)进行分析。

二、腐蚀机理分析强酸腐蚀环境对铝合金的腐蚀主要包括化学腐蚀和电化学腐蚀两种方式。

化学腐蚀是指强酸溶液中铝合金表面与酸性离子发生化学反应,导致铝合金物质的离解和溶解。

电化学腐蚀是指在电化学条件下,铝合金与强酸溶液中形成的电池中发生氧化还原反应,导致铝离子向溶液中溶解。

腐蚀机理分析有助于深入理解铝合金在强酸腐蚀环境下的表面特性变化规律。

三、表面改性措施为了提高铝合金在强酸腐蚀环境下的抗腐蚀性能,可以采取一系列的表面改性措施。

常用的方法包括阳极氧化、化学镀膜和喷涂等。

阳极氧化是指在一定电解液和电位条件下,利用电解作用在铝合金表面形成一层致密的氧化膜。

化学镀膜是指通过浸泡铝合金在含有一定添加剂的溶液中,使得表面形成一层保护膜。

而喷涂则是将特殊的涂层材料喷涂到铝合金表面形成一层保护层。

这些表面改性措施都可以有效地提高铝合金在强酸腐蚀环境下的耐蚀性能,降低腐蚀速率。

总结:铝合金在强酸腐蚀环境下的表面特性研究对于提高铝合金的耐蚀性能具有重要意义。

通过表面特性表征、腐蚀机理分析和表面改性措施等方面的研究,可以深入了解铝合金在强酸腐蚀环境下的变化规律,并采取相应的措施来保护和改善其表面特性。

铝合金材质在电池冷却液内的腐蚀

铝合金材质在电池冷却液内的腐蚀

铝合金材质在电池冷却液内的腐蚀【摘要】铝合金在电池冷却液中的腐蚀问题一直是电池领域研究的重点之一。

本文通过探讨铝合金在电池冷却液中的腐蚀机理、影响因素以及相关实验研究,揭示了腐蚀问题的复杂性和严重性。

针对铝合金腐蚀问题,本文提出了一些减少腐蚀的方法,并展望了未来的研究方向。

结论部分指出了铝合金在电池冷却液中腐蚀问题的重要性,以及对环境和电池性能的影响,呼吁加强对铝合金材质腐蚀问题的研究。

本文为解决铝合金在电池冷却液中的腐蚀问题提供了理论支持和实践指导,具有重要的学术价值和实用意义。

【关键词】铝合金、电池冷却液、腐蚀、机理、因素、实验研究、减少腐蚀、未来研究方向、重要性、环境影响、电池性能、加强研究。

1. 引言1.1 研究背景短缺的问题需要加强研究。

铝合金材质在电池冷却液内腐蚀的问题也直接影响到电池的性能和寿命。

深入探究铝合金在电池冷却液中的腐蚀机理及影响因素,探讨如何减少腐蚀对电池的影响,具有重要的理论和应用意义。

有必要开展铝合金在电池冷却液中的腐蚀问题的研究,以促进电池技术的发展和应用。

为了深入了解铝合金在电池冷却液中的腐蚀情况,减少腐蚀对电池性能的影响,提出相应的防护措施,推动电池技术的发展。

通过研究铝合金在电池冷却液中的腐蚀问题,可以拓展对材料在特殊环境下的腐蚀机理的认识,为材料的选用和设计提供参考。

可以为电池行业提供技术支持,提高电池的使用寿命和性能。

1.2 研究目的研究目的旨在探究铝合金材质在电池冷却液中的腐蚀机理,分析影响铝合金腐蚀的因素,进行实验研究以了解该问题的具体表现,提出减少铝合金腐蚀的方法,并探讨未来研究方向。

通过深入研究铝合金在电池冷却液中的腐蚀问题,旨在揭示该现象对环境和电池性能的影响,为未来相关研究提供参考和指导。

只有通过深入挖掘铝合金材质腐蚀问题,加强对其研究,才能更好地认识和解决这一重要问题,从而为环境保护和电池技术的持续发展做出贡献。

1.3 研究意义铝合金材质在电池冷却液内的腐蚀问题一直是一个备受关注的研究课题。

铝的电解腐蚀实验

铝的电解腐蚀实验

06 实验结论
铝的电解腐蚀现象和腐蚀机理
铝的电解腐蚀 现象:铝在电 解质溶液中, 阳极发生氧化 反应,表面形 成氧化铝膜, 同时放出氧气。
01
腐蚀机理:铝 的电解腐蚀是 由于铝表面的 氧化铝膜在电 解质溶液中受 到破坏,导致 铝与电解质发 生化学反应, 进而产生腐蚀。
02
铝的电解腐蚀 受多种因素影 响,如电解质 浓度、温度、 电流密度等。
03
铝的电解腐蚀 防护方法包括 表面涂层、阳 极氧化、电化 学保护等。
04
铝的电解腐蚀 研究对于理解 金属腐蚀原理、 开发新型防腐 技术具有重要 意义。
05
电解质溶液对铝腐蚀的影响
01
电解质溶液的浓度和pH值对铝的腐蚀速度有
影响
02
电解质溶液中离子的种类和浓度对铝的腐蚀
速度有影响
03 电解质溶液的温度对铝的腐蚀速度有影响
腐蚀机理:铝在电解质溶液 中,由于阳极氧化反应,表 面形成氧化铝薄膜,进而发 生腐蚀。
影响因素:电解质种类、浓 度、温度等因素对铝的腐蚀
速率有显著影响。
实际应用:探讨铝在航空、 汽车、建筑等领域的应用中,
如何有效防止腐蚀,提高使 用寿命。
未来发展:研究新型防腐材 料和技术,为铝的广泛应用
提供更有力的支持。
实验目的:探究铝在电解质 溶液中的腐蚀行为及其影响 因素。
实验方法:采用电化学工作 站、扫描电子显微镜等仪器, 对铝在不同电解质溶液中的 腐蚀行为进行测试和分析。
实验结果:通过实验数据分 析和形貌观察,得出铝在不 同电解质溶液中的腐蚀速率 和腐蚀形貌,为铝的防护和
应 用 提 供 理实论验依结据论。: 铝 的 电 解 腐 蚀 行 为受电解质溶液的成分、浓 度、温度等多种因素影响, 通过优化实验条件,可有效 减缓铝的腐蚀速率,提高铝 的使用寿命。

铝合金电池包下壳体的设计与分析

铝合金电池包下壳体的设计与分析

铝合金电池包下壳体的设计与分析摘要:以6063-T6铝合金挤压型材为主要材质,进行电池包下壳体的设计。

介绍了所设计的铝合金电池包下壳体的结构,并通过三维软件建模,对铝合金电池包下壳体进行承载工况与挤压工况仿真分析。

基于仿真分析结果,对所设计的铝合金电池包下壳体进行了结构优化。

关键词:铝合金;电池包;下壳体;设计;分析1设计背景近年来,随着汽车工业的迅猛发展及人们生活水平的显著提高,汽车保有量急剧增加,对能源的依存度也越来越高,节能和环保已经成为世界各行业,尤其是汽车工业目前发展所面临的两大难题。

新能源汽车因其节能环保的特点得到人们的关注,并逐渐被大众所认可,其产业迅猛发展,已成为不可逆的趋势。

电池作为新能源汽车的核心部件之一,有着举足轻重的作用,其安全性尤为重要。

电池的安全可靠性与自身的强度、抗冲击性能有关,车辆行驶时,如果电池的结构件因强度不足发生断裂,可能会造成其内部发生短路,从而引起爆炸。

电池包作为电池的主要载体,在车身中不仅起到装载电池的作用,同时保护电池在受外力撞击时不会受到损伤,其结构的设计要求应该满足多变的运行环境和行驶工况下的工作安全性和可靠性。

所以,研发出具有高安全因数的电池包是新能源汽车的一个重要目标。

2方案设计2.1材料属性笔者设计的电池包下壳体材料选用 6063-T6 铝合金,其密度为 2.7 g /cm³,合金成分及属性分别见表 1、表 2。

所设计的铝合金电池包下壳体具有质量轻、开发周期短、使用寿命长、易加工成型、耐腐蚀、耐冲击等特点。

表1 6063-T6 合金成分表 2 6063-T6 材料属性2.2整体结构设计电池包下壳体主要由左右边梁、前后边梁、中间隔板、底板四部分组成,轮廓尺寸为842 mm × 636mm×140 mm,质量为 16 kg。

其中,中间隔板的设计主要用于分隔模组,便于电池包盖板的安装,以及起到增大冷却面积、提升冷却强度的作用。

双氟磺酰亚胺锂合成及其电解液对铝箔的腐蚀性能研究

双氟磺酰亚胺锂合成及其电解液对铝箔的腐蚀性能研究

双氟磺酰亚胺锂合成及其电解液对铝箔的腐蚀性能研究双氟磺酰亚胺锂合成及其电解液对铝箔的腐蚀性能研究摘要:双氟磺酰亚胺锂是一种新型的电解质和溶剂,广泛应用于锂离子电池中。

本文通过合成双氟磺酰亚胺锂,并研究了其在电解液中对铝箔的腐蚀性能。

实验结果表明,双氟磺酰亚胺锂具有良好的化学稳定性和电化学性能,且对铝箔的腐蚀性能较低,适合作为锂离子电池的电解质。

1. 引言随着电动汽车和可再生能源的快速发展,锂离子电池作为一种高能量密度和高效率的电池被广泛应用。

而电解质作为锂离子电池中重要的组成部分,其性能直接关系到电池的安全性、循环寿命和性能稳定性。

目前,市场上最常用的电解质是含有碳酸盐的有机溶剂。

然而,这些有机溶剂在高温下会产生电解液的分解,导致锂离子电池的性能下降。

因此,研究新型电解质成为研究的热点之一。

2. 实验方法本实验使用锂粉和双氟磺酰亚胺合成了双氟磺酰亚胺锂。

并在合成的双氟磺酰亚胺锂中加入适量的溶剂,制备了电解液。

然后将铝箔浸泡在电解液中,对其腐蚀性能进行研究。

3. 结果与讨论通过对合成的双氟磺酰亚胺锂的电化学性能进行测试,发现其具有较高的导电性和稳定性。

在循环伏安曲线测试中,双氟磺酰亚胺锂呈现出良好的氧化还原峰。

这表明双氟磺酰亚胺锂具有良好的电化学性能,适合用作锂离子电池的电解质。

在对铝箔的腐蚀性能研究中,将铝箔分别浸泡在双氟磺酰亚胺锂电解液和常用碳酸盐电解液中,对其进行长时间浸泡。

经过一段时间的浸泡后,观察到双氟磺酰亚胺锂电解液中的铝箔表面仍然保持较好的光洁度,没有出现明显的腐蚀。

而碳酸盐电解液浸泡后的铝箔表面则出现了一些腐蚀现象。

这说明双氟磺酰亚胺锂电解液对铝箔的腐蚀性能较低。

这可能是由于双氟磺酰亚胺锂具有较高的化学稳定性,不易与铝发生反应。

4. 结论本研究成功合成了双氟磺酰亚胺锂,并研究了其在电解液中对铝箔的腐蚀性能。

实验结果表明,双氟磺酰亚胺锂具有良好的化学稳定性和电化学性能,且对铝箔的腐蚀性能较低。

锂离子电池顶盖技术研究进展

锂离子电池顶盖技术研究进展

锂离子电池顶盖技术研究进展皮玉平【摘要】本文介绍了锂离子电池顶盖的主要功能,以及技术领域的性能、研究与现状和热点问题.探讨了锂离子电池顶盖生产技术,重点介绍了注塑顶盖、铆接/焊接顶盖和复合极柱顶盖的结构,重点关注了降低顶盖空间占用率、降低电腐蚀技术、防爆阀技术、以及顶盖负极柱等零部件材料,并展望了锂离子电池顶盖的未来发展方向.【期刊名称】《江西化工》【年(卷),期】2019(000)004【总页数】4页(P121-124)【关键词】锂离子电池;顶盖结构;防爆阀;负极柱【作者】皮玉平【作者单位】江西赣锋电池科技有限公司,江西新余338004【正文语种】中文1 引言在国家政策和市场的双轮驱动下,电动汽车、储能行业和电动工具等行业的迅速发展,因此,对锂离子电池的需求越来越旺盛。

由于它具有体积小、能量密度高、安全性高、自放电小、寿命长、可大电流充放电、环境友好等优点,已在储能、通信、手机、笔记本电脑、数码相机、电动汽车、航空航天、军事装备等多个领域广泛应用。

当前,金属外壳的锂离子电池受到了广大锂电生产厂商和用户的追捧,其散热性能好、机械强度高等优势是它的主要优势[1-3]。

在电动汽车行业,锂离子电池是锂离子电池电动车的心脏,相当于燃油汽车发动机,其性能的好坏对锂离子电池电动车的各项性能有着直接影响,在锂离子电池电动汽车未来发展道路上有着巨大的影响[4-5]。

锂离子电池具有可靠的安全性能是基础,一是防止电池起火、爆炸引起的安全危害;二是防止电池滥用造成的自身功能异常、损坏。

目前,圆柱、方形和软包是主流锂离子电池封装的三种形式。

铝壳或钢壳材质方形电池是常见的方形锂离子电池,且方形铝壳锂电池在国内的普及率很高。

持续提高锂电池安全性和能量密度才能满足人们的最新需求,方形铝壳锂离子电池顶盖作为锂离子电池的重要组成部分,进而对其安全设计、自重及空间利用率有了更高的要求[6-8]。

为降低重量、提高能量密度和制造成本,锂离子电池顶盖材质由不锈钢材质向铝合金发展,顶盖负极柱材质由全铜、铜镀镍向铜铝摩擦焊、铜铝复合板发展。

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第43卷 第5期 2016年5月天 津 科 技TIANJIN SCIENCE & TECHNOLOGYV ol.43 No.5May 2016收稿日期:2016-04-22应用技术铝壳锂离子电池壳体腐蚀的研究张智贤,阴育新(天津力神电池股份有限公司 天津300191)摘 要:对锂离子的壳电压进行了研究,并利用极化曲线、ICP 和SEM 等测试方法分析了铝壳锂离子电池壳体发生腐蚀的原因。

结果表明:铝壳锂离子电池的正极与壳体间的电位差较大时,锂离子会嵌入铝壳中,形成松散的锂铝合金,使铝壳发生腐蚀,甚至造成电池漏液;锂离子电池内部流动的电解液越多,电池发生壳体腐蚀的可能性就越大。

为了防止电池发生壳体的内部腐蚀,应尽量将锂离子电池正极与铝壳的电位差降低至1000mV 以内,并且在保证电池性能的基础上降低流动电解液的含量。

关键词:锂离子电池 铝壳 电位差 腐蚀中图分类号:TQ152 文献标志码:A 文章编号:1006-8945(2016)05-0074-03Corrosion of Aluminum Can of Lithium Ion BatteryZHANG Zhixian ,YIN Yuxin(Tianjin Lishen Battery Joint-Stock Co.,Ltd.,Tianjin 300191,China )Abstract :The corrosion of aluminum can was analyzed by the methods of CV ,ICP and SEM by studying the aluminum can voltage .The results show that :lithium ion insets into the aluminum can with high potential difference between the posi-tive electrode and aluminum cans ,which causes the corrosion and leak of aluminum cans .The more electrolyte flowing in the battery ,the greater possibility corrosion will occur .Therefore ,to avoid the internal corrosion of aluminum can of lith-ium ion batteries ,the potential difference between the positive electrode and aluminum cans should be lowered to 1000mV and below and the content of flowing electrolyte be reduced while maintaining battery performance. Key words :lithium ion battery ;aluminum can ;potential difference ;corrosion随着化石能源的逐渐消耗,环境污染日益恶化,人们对于能源的需求逐渐转向了风能、太阳能等可再生的清洁能源。

锂离子电池作为重要的储能和载能装置得到了广泛的推广与应用。

锂离子电池具有能量密度高、循环性能好、体积小、电压高、环境友好等优点,已经广泛应用于3G 、储能、电动车(EV )和混合型电动车(HEV )等市场领域。

[1-2]早期的锂离子电池大多用钢壳,但是钢壳重量比能量低,安全性能差,逐渐被铝壳所替代。

铝壳具有重量轻、韧性好、加工方便、重量比能量高等优点,目前的应用比较广泛,尤其是在容量较高的汽车动力电池领域。

但是个别铝壳电池在长时间存放或使用过程中会有漏液现象发生,这不仅直接导致电池失效,也会对环境产生污染,且存在很大的安全隐患。

铝壳电池漏液的原因主要有两个方面:①电池存放或使用过程中接触到了腐蚀性物质(酸或碱等),从外部腐蚀铝壳导致电池漏液;②电池存放或使用过程中,内部发生副反应导致壳体内部发生腐蚀。

其中外部腐蚀可以通过控制电池存放和使用的环境进行控制;内部腐蚀则需要对电池存储状态、壳电压等进行控制。

本文研究了壳电压与电池状态对铝壳电池壳体内部腐蚀的影响,并据此确定了避免铝壳电池内部腐蚀的电压状态。

1 实 验1.1 研究对象铝壳动力锂离子电池的壳体材质为A3003铝合金;以磷酸铁锂正极片对A3003铝合金片做成LIR2032扣式电池。

1.2 电化学性能分析 采用两电极体系,利用IM6德国Zahner 电化学2016年5月张智贤等:铝壳锂离子电池壳体腐蚀的研究·75·工作站测试极化曲线,扫描速率:1mV/s。

1.3 物相形貌及成分分析采用日本理学D/max-rA X 射线衍射仪对腐蚀产物进行分析。

采用(JEOF)JSM–56 00LV 型扫描电子显微镜观察腐蚀形貌。

2 结果与讨论2.1 电化学分析图1为扣式电池的极化曲线,A3003铝合金为研究电极,锂离子电池磷酸铁锂正极片为辅助电极与参比电极。

当正极相对于铝合金的电位差低于0.34V 时,铝合金片发生反应的电流密度非常低,低于0.001mA/cm2,在0.34~3.3V范围内,随着电位差逐渐增加,铝合金片发生反应的电流密度逐渐增加至0.1mA/cm2;电位差高于3.3V后,铝合金片发生反应的电流密度迅速增加。

当电位差低于0.34V时,正极片与铝合金之间的反应很小;随着电位差的增加,正极片开始发生锂的脱嵌反应,铝合金片开始发生锂的嵌入反应,形成铝锂合金,[3]反应速率随电位差的增加逐渐加快。

图1铝合金相对于磷酸铁锂正极的极化曲线Fig.1The CV of aluminum alloy relative to phosphate positive pole(a—电解液含量为5.6g/Ah;b—电解液含量为4.6g/Ah;c—电解液含量为3.3g/Ah)图2锂离子电池铝壳相对于正极之间的极化曲线Fig.2The CV of aluminum can relative to positive pole图2 为不同电解液含量的磷酸铁锂电池的铝壳与正极之间的极化曲线,极化曲线的变化趋势与扣式电池的测试结果基本一致,但是对于不同电解液含量的电池,正极与铝壳反应的电流密度不同。

随着电池中电解液含量的增加,电池壳发生嵌锂反应的电流密度逐渐增加,这是因为电解液含量较多,正极与电池壳之间形成的离子导通面积增加,发生反应的可能性较大。

2.2 电池解剖分析将3只不同壳电压(电池正极与铝壳间电位差)的铝壳磷酸铁锂电池在50%SOC状态下存放15d,然后将电池解剖,分离电池壳与内部极组,再与新旧电池壳和电解液进行重新组合,测试正极与铝壳之间的电位差(见表1)。

电池内部残余的电解液进行ICP测试的结果见表2。

表1不同壳电压电池在不同状态下的电位差Tab.1Potential differences between the positive electrodeand aluminum can of different batteries in differ-ent states电池 ABC 解剖前3,111,mV 2,521,mV1,021,mV解剖后3,102,mV 2,313,mV1,005,mV旧电池壳中添加新电解液2,422,mV 1,412,mV995,mV极组放入装有新电解液的新电池壳中1,039,mV 1,005,mV980,mV新旧电池壳同放在电解液中 997,mV 269,mV11,mV表2不同壳电压电池内部电解液ICP分析Tab.2ICP analysis of electrolyte of different batterieswith different potential differences between thepositive electrode and aluminum can样品编号 Cu Al LiA 0.1 22.8 6,350.7B 0.0 11.5 3,353.8C 0.0 0.0 1,038.4由表1可知,正极与铝壳之间电位差较大的电池的铝壳平衡电位发生了变化,电解液含量也发生了变化。

原始状态的电解液中不含Al元素,当电池的壳电压升高后电解液中出现了Al元素,并且其含量随壳电压升高而增加,说明铝壳发生了溶解。

同时Li元素含量升高是因为金属Li在铝壳发生沉积形成松散的锂铝合金散入电解液中。

图3是不同壳电压电池铝壳内表面在扫描电子显微镜放大20000倍时的照片。

由图可见,壳电压较高的电池铝壳内壁发生腐蚀变成蜂窝状,且随着壳电压升高,铝壳腐蚀的严重程度逐渐升高。

2.3 壳体腐蚀电池实例分析图4是壳电压为3105mV的电池解剖后的图·76·天 津 科技第43卷 第5期片。

电池底部壳体内壁已经呈现深灰色,表面状态较松散,将铝壳放入水中,深灰色部位会产生气泡,这是由于该部分发生嵌锂反应,形成锂铝合金,使铝壳发生内部腐蚀。

(a)(b)(c)图3不同壳电压的电池铝壳内部扫描电镜照片Fig.3SEM of aluminum cans图4壳电压为3105mV的电池铝壳内部状态Fig.4Internal state of aluminum can with 3 105 mV3 结 论铝壳锂离子电池壳体发生内部腐蚀的原因在于Li嵌入铝壳中形成松散的铝锂合金,电池壳电压越高,发生壳体腐蚀的速度和严重程度越强。

因此,只有尽量降低铝壳锂离子电池的壳电压并且限制锂离子电池内部流动电解液的含量,才能最大程度避免铝壳壳体发生腐蚀。

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