自放電的分類：

       從自放電對電池的影響，可以將自放電分為兩種：損失容量能夠可逆得到補(bǔ)償?shù)淖苑烹?；損失容量無法可逆補(bǔ)償?shù)淖苑烹?。按照這兩種分類，我們可以大約輪廓性的給出一些自放電的原因。

自放電的原因：

      1.造成可逆容量損失的原因：可逆容量損失的原因是發(fā)生了可逆放電反應(yīng)，原理跟電池正常放電反應(yīng)一致。不同點(diǎn)是正常放電電子路徑為外電路、反應(yīng)速度很快；自放電的電子路徑是電解液、反應(yīng)速度很慢。

      2.造成不可逆容量損失的原因：當(dāng)電池內(nèi)部發(fā)生了不可逆反應(yīng)時，所造成的容量損失即為不可逆容量損失的。所發(fā)生不可逆反應(yīng)的類型主要包括：

                A:正極與電解液發(fā)生的不可逆反應(yīng)（相對主要發(fā)生于錳酸鋰、鎳酸鋰這兩種易發(fā)生結(jié)構(gòu)缺陷的材料，例如錳酸鋰正極與電解液中鋰離子的反應(yīng)：LiyMn2O4+xLi++xe-→Liy+xMn2O4 等）；

                B:負(fù)極材料與電解液發(fā)生的不可逆反應(yīng)（化成時形成的SEI膜就是為了保護(hù)負(fù)極不受電解液的腐蝕，負(fù)極與電解液可能發(fā)生的反應(yīng)為：LiyC6→Liy-xC6+xLi++xe等）；

                C:電解液自身所帶雜質(zhì)引起的不可逆反應(yīng)（例如溶劑中CO2可能發(fā)生的反應(yīng)：2CO2＋2e＋2Li＋→Li2CO3＋CO；溶劑中O2發(fā)生的反應(yīng)：1/2O2+2e+2Li+→Li2O ）。類似的反應(yīng)不可逆的消耗了電解液中的鋰離子，進(jìn)而損失了電池容量。

                D:制成時雜質(zhì)造成的微短路所引起的不可逆反應(yīng)。這一現(xiàn)象是造成個別電池自放電偏大的zui主要原因?？諝庵械姆蹓m或者制成時極片、隔膜沾上的金屬粉末都會造成內(nèi)部微短路。生產(chǎn)時的無塵是做不到的，當(dāng)粉塵不足以達(dá)到刺穿隔膜進(jìn)而使正負(fù)極短路接觸時，其對電池的影響并不大；但是當(dāng)粉塵嚴(yán)重到刺穿隔膜這個“度”時，對電池的影響就會非常明顯。由于有是否刺穿隔膜這個“度”的存在，因此在測試大批電池自放電率時，經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)大部分電池的自放電率都集中在一個不大的范圍內(nèi)，而只有小部分電池的自放電明顯偏高且分布離散，這些應(yīng)該就是隔膜被刺穿的電池。

    zui后需要說明的是，鋰離子電池內(nèi)部發(fā)生的副反應(yīng)是非常復(fù)雜的。

自放電的測試方法：

       1.測量電池?cái)R置一段時間后的容量損失：自放電研究的本初目的就是研究電池?cái)R置后的容量損失。但是，以下原因造成測試容量損失在實(shí)施上困難重重：A.充電過程中的不可逆程度過大，即使充電后馬上進(jìn)行放電，放電容量/充電容量值都很難保證在100%±0.5%以內(nèi)。如此大的誤差，就要求測試之間的擱置時間必須非常長。而這很顯然不符合日常生產(chǎn)的需求。B.測試容量時需要大量電力和人力物力，過程復(fù)雜且增加了成本。基于以上兩個考慮，一般不會將“測量擱置后放電容量對比之前充電容量的損失”來作為電池的自放電標(biāo)準(zhǔn)。

       2.測量一段時間內(nèi)的K值：衡量自放電程度的一個非常重要的指標(biāo)K值=△OCV/△t。K值常見單位為mV/d，當(dāng)然這跟廠子自己的標(biāo)準(zhǔn)（或者廠子老大的個人喜好）、電池本身的性能、測量條件等有關(guān)。測量兩次電壓計(jì)算K值的方法更為簡便且誤差更小，因此K值是衡量電池自放電的常規(guī)性方法。以下文字可能會將K值與自放電混用，請大家注意。

自放電及K值的影響因素：

       1.正負(fù)極材料、電解液種類、隔膜厚度種類：由于自放電很大程度上是發(fā)生于材料之間，因此材料的性能對自放電有很大的影響。但是材料的各個具體參數(shù)（比如正負(fù)極的粒徑、電解液的電導(dǎo)率、隔膜的孔隙率等）對自放電的影響到底有多大、有影響的原因是什么？這一問題不是研究的重點(diǎn)。一是問題本身太過復(fù)雜，二是對量產(chǎn)、搞研究皆沒有太大意義。不過好在文武的同事曾經(jīng)做過實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)三元電池的自放電率要高于鈷酸鋰電池。但是再多的，就不知道了（子曰：知之為知之，不知為不知，是智也）。

       2.存儲的時間：存儲時間變長，一方面是使壓降的值增大（廢話），另一方面則變相的減少了“儀器誤差/壓降值”，從而使結(jié)果更為準(zhǔn)確。文武通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，使用精度為0.1mV的儀器測試自放電，當(dāng)測試時間超過14天時，才能夠?qū)栴}電芯（什么是問題電芯將在下面的文字中回答）與正常電芯區(qū)分出來（當(dāng)然文武那批電池K值很小，0.13mV/d左右）。

       3.存儲的條件：溫度和濕度的增加，會增大自放電程度。這點(diǎn)很好理解，不再贅述。

       4.測試的初始電壓：初始電壓（或者說一次電壓）不同，所得K值差別明顯。文武曾將一批電池分為三組，初始電壓分別為A組3.92V（我們的出廠電壓）、B組3.85V、C組3.8V，然后測量K值（該批電池在實(shí)驗(yàn)前已經(jīng)進(jìn)行了篩選，自放電水平相近且存儲、測試條件*一致）。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，A組的K值為X，B組K值約為1.8X，而C組雖然也會X，但是電壓有一個先升后降得階段。類似的結(jié)論在其它自放電測試中也有體現(xiàn)。不過，電池的自放電研究的終究是容量的損失，因此在不同初始電壓條件下雖然K值相差很多，但是容量損失差多少并不知道?？紤]到測試容量誤差太大（做循環(huán)時候充/放能控制在100%±1%就不錯了），因此并沒有做過此類實(shí)驗(yàn)。感興趣的朋友可以嘗試一下。

測量自放電的作用：

        1.預(yù)測問題電芯。同一批電芯，所用材料和制成控制基本相同，當(dāng)出現(xiàn)個別電池自放電明顯偏大時，原因很可能是內(nèi)部由于雜質(zhì)、毛刺刺穿隔膜而產(chǎn)生了嚴(yán)重的微短路。因?yàn)槲⒍搪穼﹄姵氐挠绊懯蔷徛暮筒豢赡娴?。所以，短期?nèi)這類電池的性能不會與正常電池相差太多，但是長期擱置后隨著內(nèi)部不可逆反應(yīng)的逐漸加深，電池的性能將遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其出廠性能以及其他正常電池性能。表現(xiàn)為：zui大容量的不可逆損失明顯偏高（例如三個月不可逆容量損失達(dá)到5%，而正常電池達(dá)到這一值要一年）、倍率容量保持率（0.5C/0.2C、1C/0.2C）降低、循環(huán)變差且循環(huán)后易出現(xiàn)析鋰（此皆為文武實(shí)驗(yàn)結(jié)果所得）等。因此為了保證出廠電池質(zhì)量，自放電大的電池必須剔除。

那么接下來的問題就是如何判定一個電池自放電大？如前所述，影響自放電的因素很多，故對所有電池給出一個經(jīng)驗(yàn)性的K值作為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)是不現(xiàn)實(shí)的。文武只系統(tǒng)做過一次實(shí)驗(yàn)（110pcs電池測3個月自放電，然后挑出問題電池），我可以給出的參考是：將K值約為整批電池平均K值2倍的電池挑出作為不良品。如果電池內(nèi)部有嚴(yán)重的微短路，那么與正常電池相比，這就相當(dāng)于一個“質(zhì)”的變化，其K值水平會明顯有別于正常電池。沒有問題的電池的K值的一致性要明顯強(qiáng)于有問題電池的K值，因此挑出問題電池并不難。挑出問題電池后如何處理是需要考慮的，如果想知道這些K值過大電池是否能當(dāng)A品出廠，文武也有一個建議（不過此類實(shí)驗(yàn)沒有做過）：鑒于自放電過大電池的不可逆容量損失很大，因此可以將電池?cái)R置至少一個季度后重新分容，容量沒有明顯衰減，則認(rèn)為其沒有問題。

以上為一次實(shí)驗(yàn)+自己的認(rèn)識所談，錯誤難免，僅供參考。

        2.對電池進(jìn)行配組。對于需要配組的電池，K值是重要的標(biāo)準(zhǔn)之一。在測量計(jì)算K值的過程中要注意，由于不同初始電壓下自放電水平有明顯差異，因此需要盡量保證電池的一次電壓是在一個不大的范圍內(nèi)。我認(rèn)為較好的一次電壓范圍標(biāo)準(zhǔn)就是電池廠自己的出廠電壓。如果問題電池已經(jīng)挑出，那么剩下的電池自放電率應(yīng)該差別不是很大，此時用K值來作為配組標(biāo)準(zhǔn)之一的意義到底有多大，文武沒有做過類似實(shí)驗(yàn)，且配組問題一直也是讓人非常頭痛的（看過一個文獻(xiàn)說，1200次循環(huán)的電池配組之后，理論循環(huán)次數(shù)不到200次！），所以暫不做過多評述。

        3.幫助制定電池出廠電壓、出廠容量。有些客戶有這類的要求：不管電池出廠電壓、出廠容量多少，只是要求電池運(yùn)到了客戶手里，容量有60%。這時就需要評估電池在運(yùn)輸過程中會產(chǎn)生的自放電程度，從而確定電池的出廠電壓或者容量。另外由于不同工藝、不同材料、不同儲能階段的電池自放電差值明顯，因此對此問題需要進(jìn)行單獨(dú)的實(shí)驗(yàn)而不能簡單套用其它實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)。