电池失效原因的讨论分析

电池失效后测得电池正负极容量分别为1100mAh、800mAh（考虑面积比例、质量计算而得），A电池正极容量下降了15%，而负极容量下降了将近40%.A电池负极失效前后电镜扫描图片表明新、旧电池负极的表面变化比较明显：新电池负极活性物质颗粒较大，且没有裂纹；而失效电池负极活性物质的颗粒较小，电极表面生成许多新的微裂纹。这些变化表明，负极活性物质发生了粉化。A电池负极表面元素分析结果见表1，表明表面成分中变化较大的是Al、La、Mn、Si等4种元素，这与它们表面能的大小一致。表面能越大，越易发生偏析；而且，Al、La、Mn都是较活泼元素，在电池强碱性体系中，容易发生腐蚀反应。Al与强碱反应后，溶解于碱中，Mn、La则分别生成氢氧化物。这样在电极表面层与电极本体之间存在浓度梯度，促使了偏析反应的发生。Al的偏析最厉害，致使本体中Al含量下降很多。Al、Mn的作用是降低氢气平衡压力。La是吸氢元素，这些元素在表面发生腐蚀后，不但使电极贮氢性能下降，而且使得电极反应电阻增加。

新电池平均充电电压为1.379V，放电电压为1.256V.失效A电池的平均充电电压为1.417V，放电电压为1.214V.A电池失效前后，充电电压上升了38mV，而放电电压下降了42mV，可以说A电池正极已经开始衰退了。循环伏安法是通过模拟电极表面的浅充放过程来考察电极的充放电性能、电极反应的难易程度、可逆性、析氧特性和充电效率以及电极表面的吸、脱附等特征。循环伏安法的关键在于选择适当的扫描速度。本工作选择扫描速度为30mV/min.用氧化/还原峰电位之差（Va-Vc）来衡量电极反应的可逆性，（Va-Vc）越大，电极反应的可逆性越差；用析氧电位和氧化峰电位之差（Vo-Va）来衡量电极析氧的难易程度，（Vo-Va）越大，析氧越困难，电极的充电效率越高。正极的氧化/还原峰电位差（Va-Vc）增加了84mV，这意味着正极的可逆性变差。电池的正极析氧/氧化峰电位差减少了29mV，因为氧化峰电位移向氧气析出峰电位，因此充电效率降低，容量也降低。