引言 

随着环境污染日益恶化，人们对能源的需求开始转为风能、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在储能领域上的需求迅速上升，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，已经广泛应用于储能、电动汽车等市场领域.      

近年来随着全球电动汽车及储能市场的快速发展，锂离子电池的需求迅速上升，而应用于电动汽车和储能的方壳锂离子电池市场占有率远超其他类型的电池，解决方壳锂离子电池的安全问题显得尤为重要，特别是些短期无法发现，且不会影响锂离子电池充放电性能，但有重大安全隐患的问题。如铝壳腐蚀漏液问题，会影响电池包的绝缘耐压性能，特别是储能系统中均为高压系统，很容易因为绝缘耐压失效而造成安全事故。         

锂离子电池铝壳发生电化学腐蚀漏液，电池表现出正极与壳体之间的电压增加，负极与壳体之间的电压降低的现象。本文对方壳锂离子电池铝壳与负极短接后，铝壳处于较低电位下腐蚀漏液的相关性进行验证分析，并研究电池在充放电的使用过程中是否会加剧电化学壳体腐蚀漏液现象。

1实验方法         

1.1电池负极与壳体短路铝壳腐蚀实验

为了更好地观察铝壳腐蚀情况，通过拆解电池，把电池内部裸电芯（JR）浸泡在装有电解液的塑料容器中，此外还放有两片铝片（同一个电芯拆解的铝壳切片，并称重），其中铝片1竖直放立，一半浸没在电解液中，用金属导线连接着JR的负极，铝片2直接放在电解液中（作为对比项），再对JR以5A电流进行充放电循环测试，观察两片铝片的变化（见图1）。        

1.2异常电池与正常电池并联实验

用导线将满充的方型铝壳电芯3的负极与铝壳短接，与正常电芯4并联，放在25℃±2℃的环境中静置1个月，观察两个电芯的变化（见图2）。

1.3异常电池与正常电池并联充放电循环实验

用导线将方型铝壳电芯5的负极与铝壳短接，与正常电芯6并联，放在25℃±2℃的环境中以15A电流进行充放电循环测试，观察两个电芯的变化，如图3所示。

2结果与讨论

          2.1铝壳腐蚀分析

通过导线把方型铝壳电芯的负极与铝壳短接，直接降低了铝壳的电位，即降低了负极与铝壳的电压。图1实验中，随着充放电循环，铝壳片1浸泡在电解液中的部分出现了部分的腐蚀溶解现象，质量由测试前14.2021g变为测试后13.8832g，质量损失为2.25%；而铝壳片2未发生腐蚀。

图2实验中，异常电池3（负极与铝壳短接）在静置1个月后底部出现了有规律的穿透空洞，撕开电池绝缘蓝膜，出现渗透漏液现象；正常电池4无任何异常。正常电池和异常电池测试前后电压如表1所示，由表1可知异常电池因负极和壳体短接，负极对壳体电压很低，正极对壳体电压很高，在充放电或存储过程中，锂离子通过电解液可能会优先嵌入铝壳中，产生嵌锂的铝化合物进而发生腐蚀，腐蚀点铝壳内部呈灰色，主要成分是Li2O3和铝盐。         

图3实验中，异常电池5（负极与铝壳短接）在15A电流的循环50圈（约1个星期）后，底部出现了穿透空洞，撕开电池绝缘蓝膜，出现渗透漏液现象；正常电池6无任何异常。从实验2和实验3可知，对异常电芯进行充放电循环，其铝壳腐蚀时间从1个月降低至1个星期，实验表明充放电循环过程会加剧铝壳腐蚀现象。         

综上所述，方壳锂离子电池铝壳与负极短接后，铝壳处于较低电位下，壳体会发生腐蚀；方壳锂离子电池铝壳与负极短接后，充放电过程会加速铝壳的腐蚀。通过分析铝壳电池的壳体电压，得出铝壳腐蚀穿透电池的腐蚀反应与离子通道有强相关性，在该处铝壳可能与锂离子发生嵌锂电化学腐蚀反应，为防止铝壳腐蚀漏液，应避免方壳锂离子电池负极与铝壳体短接。

 2.2正常铝壳表面及腐蚀点的SEM对比分析

对正常电池铝壳内部表面进行SEM扫描分析，分别通过1000倍、10000倍扫描电镜照片，铝壳表面未见腐蚀现象，铝壳腐蚀点通过25倍、1000倍、10000倍扫描电镜照片可清晰观察到腐蚀点为微小颗粒状，对比正常铝壳表面及腐蚀点的SEM照片可知，锂离子电池铝壳内部腐蚀点为锂离子嵌入铝壳中形成的松散的铝锂合金。         

3结论         

方壳锂离子电池铝壳与负极短接后，铝壳处于较低电位下，壳体会发生腐蚀，并且充放电过程会加速铝壳的腐蚀；为防止方壳锂离子电池铝壳腐蚀，需要提高负极对壳体的电压，避免负极和壳体直接短接（包括电芯内部和外部短接），特别是在模组、系统或簇的装配过程中数据采集螺钉刺穿电芯顶盖绝缘贴导致的负极和壳体短路的情况，同时需增加电芯的外部绝缘保护，避免电芯发生壳体腐蚀漏液。

文章来源：电动学堂

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