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鋰電池的保護(hù)措施

發(fā)布作者:德驊電源材料   發(fā)布時(shí)間:2021-03-27   瀏覽:3658次

鋰電池芯過充到電壓高于 4.2V 后,會(huì)開始產(chǎn)生副作用。過充電壓愈高,危險(xiǎn)性也跟著愈高。鋰電芯電壓高于 4.2V 后,正極材料內(nèi)剩下的鋰原子數(shù)量不到一半, 此時(shí)儲(chǔ)存格常會(huì)垮掉, 讓電池產(chǎn)生永久性的容量損失。 如果繼續(xù)充電,由于負(fù)極的儲(chǔ)存格已經(jīng)裝滿了鋰原子,后續(xù)的鋰金屬會(huì)堆積于負(fù)極材料表面。這些鋰原子會(huì)由負(fù)極表面往鋰離子來的方向長出樹枝狀結(jié)晶。這些鋰金屬結(jié)晶會(huì)穿過隔膜,使正負(fù)極短路。有時(shí)在短路發(fā)生前電池就先爆炸,這是因?yàn)樵谶^充過程,電解液等材料會(huì)分解產(chǎn)生氣體,使得電池外殼或壓力閥鼓脹破裂,讓氧氣進(jìn)去與堆積在負(fù)極表面的鋰原子反應(yīng),進(jìn)而爆炸。

因此,鋰電池充電時(shí),一定要設(shè)定電壓上限, 才可以同時(shí)兼顧到電池的壽命、容量、和安全性。理想的充電電壓上限為4.2V。鋰電芯放電時(shí)也要有電壓下限。 當(dāng)電芯電壓低于2.4V時(shí),部分材料會(huì)開始被破壞。又由于電池會(huì)自放電,放愈久電壓會(huì)愈低,因此,放電時(shí)不要放到2.4V才停止。鋰電池從2.8V放電到2.4V這段期間,所釋放的能量只占電池容量的3%左右。因此,2.8V是一個(gè)理想的放電截止電壓。充放電時(shí),除了電壓的制約,電流的制約也有其必要。電流過大時(shí),鋰離子來不及進(jìn)入儲(chǔ)存格,會(huì)聚集于材料表面。

這些鋰離子獲得電子后,會(huì)在材料表面產(chǎn)生鋰原子結(jié)晶,這與過充一樣,會(huì)造成危險(xiǎn)性。萬一電池外殼破裂,就會(huì)爆炸。 因此,對鋰離子電池的保護(hù),至少要包含:充電電壓上限、放電電壓下限、及電流上限三項(xiàng)。一般鋰電池組內(nèi),除了鋰電池芯外,都會(huì)有一片保護(hù)板,這片保護(hù)板主要就是提供這三項(xiàng)保護(hù)。但是,保護(hù)板的這三項(xiàng)保護(hù)顯然是不夠的,全球鋰電池爆炸事件還是頻傳。要確保電池系統(tǒng)的安全性,必須對電池爆炸的原因, 進(jìn)行更仔細(xì)的分析。