你了解鋰電池表面的鋰膜與電解液的微觀結(jié)構(gòu)嗎？
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-04-21 13:20
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以及它們的交界面都會發(fā)生明顯變化，導(dǎo)致電池內(nèi)部暫不活躍，漏電流減少。所以再次充電后，手機(jī)的待電時(shí)間會增加。
目前，手機(jī)電池普遍選用鋰電池，理論上來說，一塊鋰電池的充電次數(shù)約6000次。如果充電次數(shù)多了，分子的熱運(yùn)動會使其內(nèi)部分子排列微觀結(jié)構(gòu)逐漸被破壞，存儲電荷效率會漸漸降低。
“冷凍的過程容易破壞電池原來的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，短時(shí)間內(nèi)或許可以增加充載電荷的能力，但長期使用未必有效。”葉教授說，電池內(nèi)的微觀結(jié)構(gòu)一旦被破壞，再要完全恢復(fù)過來是不可能的，長期使用這種方法會加速手機(jī)電池的損耗。
手機(jī)電池大可不必費(fèi)力修復(fù)
手機(jī)電池的修復(fù)方法還流傳有多個版本。比如有一種說法，利用橡皮擦擦拭手機(jī)電池與手機(jī)接觸的金屬接觸面，可以讓手機(jī)電池的使用狀況更為良好。
這種修復(fù)方式被業(yè)內(nèi)人士所認(rèn)可。“事實(shí)上，不論是橡皮擦還是其他材質(zhì)的清潔工具，只要能夠去除電池金屬接頭的生銹物質(zhì)，都有助于充電狀況及電力的持久。”手機(jī)賣場一位負(fù)責(zé)手機(jī)維修的技術(shù)人員說。
聯(lián)通手機(jī)維修中心的董先生說，面對需要修復(fù)的手機(jī)電池，多數(shù)時(shí)候會采用深度放電的方式。“通常而言，手機(jī)電池充電時(shí)間越來越短，充滿的電越來越不經(jīng)用，都是因?yàn)殡姵氐挠洃浶?yīng)。”也就是說，手機(jī)在一次次充放電的過程中，電池內(nèi)部會累計(jì)一部分釋放不了的電能。隨著使用時(shí)間的增長，不能發(fā)揮效能的電能比重會越來越大，這就是所謂的記憶效應(yīng)。從一塊電池來說，記憶效應(yīng)越小，有效電量的空間就越大。
對手機(jī)進(jìn)行深度放電，就是通過耗盡內(nèi)部電能，來達(dá)到更深程度的再充電，這需要采用一些非常規(guī)的方法。董先生舉了個例子，用特定的裝置連接手機(jī)與一個低電壓小燈泡，電池內(nèi)部的電量會傳輸?shù)叫襞萆希钡饺慷挤殴狻?ldquo;手機(jī)需要通過較低的電壓慢慢耗盡電能。正常情況下，手機(jī)接通后若低于3.6伏的額定電壓，就會自動關(guān)機(jī)。”放完電后，再次充電的手機(jī)電池可以使用更長時(shí)間。
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正極材料的安全隱患
當(dāng)鋰離子電池使用不當(dāng)時(shí)，導(dǎo)致電池內(nèi)部溫度的升高，使正極材料會發(fā)生活性物質(zhì)的分解和電解液的氧化。同時(shí)，這兩種反應(yīng)能夠產(chǎn)生大量的熱，從而造成電池溫度的進(jìn)一步上升。不同的脫鋰狀態(tài)對活性物質(zhì)晶格轉(zhuǎn)變、分解溫度和電池的熱穩(wěn)定性影響相差很大。
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負(fù)極材料的安全隱患
早期使用的負(fù)極材料是金屬鋰，組裝的電池在多次充放電后易產(chǎn)生鋰枝晶，進(jìn)而刺破隔膜，導(dǎo)致電池短路、漏液甚至發(fā)生爆炸。嵌鋰化合物能夠有效避免鋰枝晶的產(chǎn)生，大大提高鋰離子電池的安全性。隨著溫度的升高，嵌鋰狀態(tài)下的碳負(fù)極首先與電解液發(fā)生放熱反應(yīng)。相同的充放電條件下，電解液與嵌鋰人造石墨反應(yīng)的放熱速率遠(yuǎn)大于與嵌鋰的中間相碳微球、碳纖維、焦碳等的反應(yīng)放熱速率。
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隔膜與電解液的安全隱患
鋰離子電池的電解液為鋰鹽與有機(jī)溶劑的混合溶液，其中商用的鋰鹽為六氟磷酸鋰，該材料在高溫下易發(fā)生熱分解，并與微量的水以及有機(jī)溶劑之間進(jìn)行熱化學(xué)反應(yīng)，降低電解液的熱穩(wěn)定性。電解液有機(jī)溶劑為碳酸酯類，這類溶劑沸點(diǎn)、閃點(diǎn)較低，在高溫下容易與鋰鹽釋放PF5的反應(yīng)，易被氧化。
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制造工藝中的安全隱患
鋰離子電池在制造過程中，電極制造、電池裝配等過程都會對電池的安全性產(chǎn)生影響。如正極和負(fù)極混料、涂布、輥壓、裁片或沖切、組裝、加注電解液的量、封口、化成等諸道工序的質(zhì)量控制，無一不影響電池的性能和安全性。漿料的均勻度決定了活性物質(zhì)在電極上分布的均勻性，從而影響電池的安全性。漿料細(xì)度太大，電池充放電時(shí)會出現(xiàn)負(fù)極材料膨脹與收縮比較大的變化，可能出現(xiàn)金屬鋰的析出；漿料細(xì)度太小會導(dǎo)致電池內(nèi)阻過大。涂布加熱溫度過低或烘干時(shí)間不足會使溶劑殘留，粘結(jié)劑部分溶解，造成部分活性物質(zhì)容易剝離；溫度過高可能造成粘結(jié)劑炭化，活性物質(zhì)脫落造成電池內(nèi)部短路。
5
電池使用過程中的安全隱患
鋰離子電池在使用過程中應(yīng)該盡可能減少過充電或者過放電，特別對于單體容量高的電池，因熱擾動可能會引發(fā)一系列放熱副反應(yīng)，導(dǎo)致安全性問題。
三
鋰離子電池安全檢測指標(biāo)
鋰離子電池生產(chǎn)出來后，在到達(dá)消費(fèi)者手中之前，還需要進(jìn)行一系列檢測，以盡量保證電池的安全性，降低安全隱患。
1、擠壓測試：將充滿電的電池放在一個平面上，由油壓缸施與13±1KN的擠壓力，由直徑為32mm的鋼棒平面擠壓電池，一旦擠壓壓力到達(dá)最大停止擠壓，電池不起火，不爆炸即可。
2、撞擊測試：電池充滿電后，放置在一個平面上，將直徑15.8mm的鋼柱垂直置于電池中心，將重量9.1kg的重物從610mm的高度自由落到電池上方的鋼柱上。電池不起火、不爆炸即可。
3、過充測試：將電池用1C充滿電，按照3C過充10V進(jìn)行過充試驗(yàn)，當(dāng)電池過充時(shí)電壓上升到一定電壓時(shí)穩(wěn)定一段時(shí)間，接近一定時(shí)間時(shí)電池電壓快速上升，當(dāng)上升至一定限度時(shí)，電池高帽拉斷，電壓跌至0V，電池沒有起火、爆炸即可。
4、短路測試：將電池充滿電后用電阻不大于50mΩ的導(dǎo)線將電池正負(fù)極短路，測試電池的表面溫度變化，電池表面最高溫度為140℃，電池蓋帽拉開，電池不起火、不爆炸。
5、針刺測試：將充滿電的電池放在一個平面上，用直徑3mm的鋼針沿徑向?qū)㈦姵卮檀y試電池不起火、不爆炸即可。
6、溫度循環(huán)測試：鋰離子電池溫度循環(huán)試驗(yàn)是用來模擬鋰離子電池在運(yùn)輸或貯存過程中，反復(fù)暴露在低溫和高溫環(huán)境下，鋰離子電池的安全性，試驗(yàn)是利用迅速和極端的溫度變化進(jìn)行的。試驗(yàn)后樣品應(yīng)不起火、不爆炸、不漏液。
