锂电池自放电原理 如何有效控制自放电？

　　电池自放电大小可以用两种形式来表示：一是用每天电压下降了多少mV来衡量，单位便是mV/天，好的电池一天压降不会超过2mV；另外一种也是常用的K值表示法，即单位时间内压降多少，也就是mV/h，一个小时电压下降了多少mV，好的电池K值一般都在0.08mV/h以内。

　　一、引起自放电的原因

　　引起锂电池自放电过大的原因有二：物理微短路和化学反应。下面将对两个原因进行分析：

　　物理微短路是造成锂电池低压的直接原因，其直接表现是电池在常温、高温存储一段时间后，电池电压低于正常截止电压。与化学反应引起自放电相比，物理微短路引起的自放电是不会造成锂电池容量不可逆的损失的。引起物理微短路的情况很多，分为如下几种：

　　a、粉尘和毛刺

　　我们将微短路的电池拆开，经常发现电池的隔膜上会出现黑点。如果黑点的位置处于隔膜中间，那么便大概率是粉尘击穿。如果黑点处于边缘位置占多数，便是极片分切过程中产生的毛刺引起的，这两点比较好辨别。

　　b.正负极的金属杂质

　　　随着时间的增加，金属枝晶在不断生长，最后穿透隔膜，导致正负极的微短路，不断消耗电量，导致电压降低。

　　2、化学反应

　　a、水分

　　水分造成电解液分解，释放出大量的电子，电子再嵌入到正极氧化结构中，从而引起正极电位下降，造成低压；

　　另外，当电池中有H2O存在时，其会与LiPF6反应，生产HF等腐蚀性气体；同时与溶剂等反应产生CO2等气体引起电池膨胀；HF会与电池中众多物质如SEI主要成分反应，破坏SEI膜；生成CO2和H2O等；CO2引起电池膨胀，重新生成的H2O又参与LiPF6、溶剂等反应，形成恶性链式反应。

　　b、电解液溶剂

　　某些电解液溶剂加入后会引起电池的电压下降过快，之前我尝试过一款溶剂，加入后离子电导提升效果明显，但是自放电率比正常的溶剂快了3倍。

　　可能的机理：这些溶剂不耐氧化，在存储过程中发生缓慢的化学反应，消耗容量而使得电压下降。

　　c、SEI膜不稳定

　　在存放过程中，由于仓库具有一定的温度，所以引起SEI膜的脱落和重新反应，造成电池胀气、低压等。

　　d、封装不良

　　极耳位置过封，可能造成极耳腐蚀而消耗锂源低压。其他位置过封，可能电解液透过CPP层腐蚀铝箔，而造成铝塑膜穿孔，进入水分造成低压胀气。

　　很多时候，胀气和低压是一起出现的，这个时候往往都比较严重了，电池最终就会报废。

　　二、自放电的控制

　　锂电池自放电会降低产品品质，降低客户满意度，那么怎样应对电池自放电？可以从以下几个方面来做：

　　1、严格控制粉尘的引入

　　发生比例最多的电池低压，还是因为粉尘和毛刺引起的，怎样控制粉尘的引入是个非常重要也困难的任务。车间粉尘的控制，很多厂家管理层比较重视，但是在实际层面又常常会忽视。

　　一方面是厂房设计要合理。极片制造工序所在区域，对粉尘的控制不是特别严格，尤其是浆料制备区域，但是在锂电池组装过程中就要严防粉尘杂质的进入。厂房设计上就要将不同区域严格区分开来，并做好隔离防护。

　　二是做好操作区域的5S工作。有着良好的习惯和较高的5S素养能够提高产品的良品率。例如，在工作前清扫干净确保没有粉尘，操作完毕后清理设备不残留杂质等。

　　2、提高极片制造工艺

　　毛刺也是造成锂电池自放电的罪魁祸首，毛刺主要是在极片分切中形成的，形成毛刺的原因有多项：

　　（1）正负极浆料的原材料选了BET较大的材料，再加入了很多的导电剂，导致活物质、导电剂等颗粒粘接不牢，出现毛刺。那么就要选择合适的材料，改善浆料制备、涂覆等工艺，确保极片不会掉粉、产生毛刺。

　　（2）切片刀具没有及时更换，引起的毛刺产生。熟悉切刀寿命，根据使用情况，及时进行更换。

　　3、原料品质管理与控制

　　在上文中也说到了正负极材料中金属杂质也是锂电池自放电的原因之一，那么就需要加强公司对来料的检验，以确保来料符合标准，否则会造成很大的损失。同时，也要加强对原材料的品质控制，防止在存放过程中杂质、水分的引入而引起失效。

　　4、环境控制

　　在环境控制上，不仅要控制环境中的粉尘颗粒数量，更要控制关键步骤的水分含量，防止水分含量超标对锂电池品质造成不良影响。

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电缆压降怎么产生的？原因是什么？如何进行压降计算？

一、电缆电压降产生的原因

英语中“Voltagedrop”是电压降，“drop”是“往下拉”的意思。电力线路的电压降是因为导体存在电阻。正因为此，不管导体采用哪种材料(铜/铝)都会造成线路一定的电压损耗，而这种损耗(压降)不大于本身电压的5%时一般是不会对线路的电力驱动产生后果的。

例如380V的线路，如果电压降为19V，也即电路电压不低于361V，就不会有很大的问题。当然我们是希望这种电压降越小越好 。因为电压降本身是一种电力损耗，虽然是不可避免，但我们总希望电压降是处于一个可接受的范围内。

二、线路电压降的计算公式

一般来说，计算线路的压降并不复杂，可按以下步骤：

1.计算线路电流I

I= P/1.732×U×cosθ

其中：P-功率(千瓦)；U-电压(kV)；cosθ-功率因素(0.8～0.85)

2.计算线路电阻R

R=ρ×L/S

其中：ρ-导体电阻率(铜芯电缆ρ=0.01740，铝导体ρ=0.0283)；L-线路长度(米)；S-电缆的标称截面

3.计算线路压降 (最简单实用)：

ΔU=I×R

线路压降计算公式：△U=2*I*R，I-线路电流；L-线路长度

三、电缆压降怎么算？

先选取导线再计算压降，选择导线的原则：

为保证导线长时间连续运行，所允许的电流密度称安全载流量。一般规定是：铜线选5～8A/mm²；铝线选3～5A/mm² 。安全载流量还要根据导线的芯线使用环境的极限温度、冷却条件、敷设条件等综合因素决定。

一般情况下，距离短、截面积小、散热好、气温低等，导线的导电能力强些，安全载流选上限；距离长、截面积大、散热不好、气温高、自然环境差等，导线的导电能力弱些，安全载流选下限；

如导电能力，裸导线强于绝缘线，架空线强于电缆，埋于地下的电缆强于敷设在地面的电缆等等。

电压降根据下列条件计算：

环境温度40℃；导线温度70~90℃；电缆排列：单芯，S=2D；功率因数cosθ=0.8；末端允许降压降百分数≤5%。

其中：Vd-电压降，Vd=KxIxLxV0(v)；I-工作电流或计算电流(A)；L-线路长度(m)；V0-表内电压(V/A.m)；K：三相四线 K=√3 单相K=1

单相时允许电压降：Vd=220Vx5%=11V

三相时允许电压降：Vd=380Vx5%=19V

四、例题解析

题1：50kw 300米，采用25MM2线是否可行？

采用vv电缆25铜芯：

去线阻为R=0.01(300/25)=0.2，其压降为U=0.2*100=20

单线压降为20V，2相为40V，变压器低压端电压为400V

400-40=360V

铝线R=0.0283(300/35)=0.25，其压降为U=0.25*100=25，末端为350V

连续长时间运行对电机有影响，建议使用35铜芯或者50铝线。

25铜芯其压降U=0.0172(300/35)=0.147(≈15V)15*2=30，

末端为370V

铝线U=0.0283(300/50)=0.17，17*2=34，末端为366V

可以正常使用(变压器电压段电压为400V)

50kw负荷额定电流

I=P/1.732UcosΦ=50/1.732/0.38/0.8=50/0.53=94A

按安全载流量可采用25mm2的铜电缆算电压损失：

R＝ρ(L/S)=0.017X300/25=0.2Ω

电压损失U=IR=94X0.2=18V

如果用35mm2的铜电缆，算电压损失：

R＝ρ(L/S)=0.017X300/35=0.15欧

电压损失U=IR=94X1.15=14V

题2：55变压器，低压柜在距离变压器200米处。问变压器到低压柜电压需达到390V，需多粗电缆？

55KVA变压器额定输出电流(端电压400V)：

I＝P/1.732/U＝55/1.732/0.4≈80(A)

距离L＝200米，200米处允许电压为380V时，线与线电压降为20V，单根导线电压降U＝10V，铜芯电线阻率ρ＝0.0172，

单根线阻R＝U/I＝10/80＝0.125(Ω)

单根导线截面：S＝ρ×L/R＝0.0172×200/0.125≈32(平方)

取35平方铜芯电线

55KVA的变压器，最大工作电流约80A，输出电压400V。

三相交流线路电压降计算方法：电流*每根导线阻抗*1.732

导线的阻抗分为容抗、感抗和电阻。一般低压导线截面积线路只计算电阻，用导体电阻率*导线截面积*导线长度。在这里，铜是0.0175*截面积*230，铝是 0.029*截面积*230。

一般情况下连续长时间运行的设备电缆规格选大一级。确保电压波动的情况下，设备稳定运行。

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