鋰電池過充機理和防過充措施介紹
來源：寶鄂實業(yè)
2019-11-02 06:26
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鋰電池過充時會產(chǎn)生熱量和氣體，熱量包括歐姆熱和副反應(yīng)產(chǎn)生的熱，其中歐姆熱占主要。過充引發(fā)的電池副反應(yīng)，首先是過量的鋰嵌入負極，在負極表面會生長鋰枝晶（N/P比會影響鋰枝晶生長的起始SOC）。其次是過量的鋰從正極脫出，引起正極結(jié)構(gòu)坍塌，放出熱量和釋放出氧。氧氣會加速電解液的分解，電池內(nèi)壓不斷升高，一定程度后安全閥開啟。活性物質(zhì)和空氣的接觸會進一步產(chǎn)生更多的熱量。
有研究表明減少電解液量會顯著減少過充時的產(chǎn)熱和產(chǎn)氣。另有研究過充時電池不帶夾板或安全閥不能正常開啟，電池易發(fā)生爆炸。
輕微地過充不會導(dǎo)致熱失控，但會引起容量衰減。研究發(fā)現(xiàn)NCM/LMO混合材料為正極的電池過充時，SOC低于120%容量沒有明顯的衰減，SOC高于130%時容量會衰減顯著。
目前解決過充問題的方法大致有一下幾種：
1）BMS中設(shè)置保護電壓，通常保護電壓要低于過充時的峰值電壓；
2）通過材料改性（如材料包覆）提高電池的抗過充能力；
3）在電解液中添加抗過充添加劑，如氧化還原對；
4）電壓敏感膜的使用，電池發(fā)生過充時，膜電阻顯著降低，起到分流作用；
5）在方形鋁殼電池中使用OSD、CID設(shè)計，目前是通用的防過充設(shè)計。而軟包電池則無法實現(xiàn)類似設(shè)計。
