动力电池析铜的原理以及实验验证

编者按

一般而言，锂离子电池的析铜反应发生在负极，可能性原因有过放、电池在制作过程中反充电、局部存在短路点时电池进行的大电流放电都会导致析铜反应的发生。

随着锂离子动力电池的广泛应用，第一批动力电池所装载的纯电动汽车也跑过了七八个年头，在此期间，会发生各种各样的失效的状况，本文就从失效模式之一的析铜开始讲起，通过实验验证得出结论，最后给出一些建议，预防此类失效情况的发生。

一般而言，锂离子电池的析铜反应发生在负极，可能性原因有过放、电池在制作过程中反充电、局部存在短路点时电池进行的大电流放电都会导致析铜反应的发生。

一般析铜反应有四个过程，首先是铜箔的氧化的溶解，然后是铜在负极表面的析出，然后是铜的在溶解，穿过隔膜，在正极析出。

从上图中可以看出，铜已经析出在正极，而负极的铜箔也已经氧化，说明析铜发生的很严重，此块电池的电压已经小于1V，完全失效。

对于失效的发生，初步查明可能是由于SOC不一致导致的个别电池大电流过放导致，下面设计实验进行验证，实验步骤如下：

1. 取3只锂离子动力电池，SOC设置为40%、60%、80%，将三只电池串联起来进行大电流放电；

2. 每放一次电静置一段时间，测量电池的电压内阻；

3. 继续进行前面两步的操作；

经过几次大电流循环后，低SOC的动力电池出现了电压明显下降的问题，对此出现异常的电池进行解剖分析。

解剖发现出现了局部短路点，对短路点的隔膜进行EDS分析后发现存在铜元素，说明析铜反应已经发生，说明在实际使用过程中，由于SOC状态不一致在大电流放电时会导致的析铜反应，而在实际过程中使用时情况比较复杂，所以需要提高锂离子动力电池的一致性，防止此类失效模式的发生。