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電池知識

鋰電池隔膜的作用是什么?

來源:寶鄂實業(yè)    2019-05-19 21:20    點擊量:

隔膜的作用是將電池正負極分開防止兩極直接短路。在鋰離子電池循環(huán)過程中,隔膜逐漸干涸失效是電池早期性能衰退的一個重要原因。這主要是由于隔膜中電解液變干使溶液電阻 增大,隔膜電化 學穩(wěn)定性和機械性能,以及對電解質(zhì)浸潤性在反復充電過程中變差造成的。由于隔膜的干涸,電池的歐姆內(nèi)阻增大,導致放電不完全,電池反復受到大容量過充,電池容量無法回復到初始狀態(tài),大大降低了電池的放電容量和使用壽命。

(1)快速充放電
快速充電時,電流密度過大,負極嚴重極化,,鋰的沉積會更明顯,使在銅箔與碳類活性物質(zhì)邊界處的銅箔脆化,極易產(chǎn)生裂縫。電芯自發(fā)卷繞受到固定空間的限制,銅箔無法自由伸展產(chǎn)生壓力,在壓力的作用下,原有的裂縫擴散生長,因擴展空間不夠,銅箔發(fā)生斷裂。
(2)溫度
在明顯高于室溫的情況下,有機電解質(zhì)的熱穩(wěn)定性成為首先要考慮的問題,這全要包括有機電解質(zhì) 自身熱穩(wěn)定性以及 電極隋機電解質(zhì)相互作用的熱穩(wěn)定性兩個方面。一般認為,正極/有機電解質(zhì)的反應對鏗離子電池安全性 的影響是主要因素。因為正極、電解質(zhì)的反應動力學非常快,故控 制著整個電池耐熱性能 。如果電池的環(huán)境溫度足以引起正極電解質(zhì)反應,就會導致電池的熱失控狀態(tài),甚至起火、爆炸。放電電流的大小直接影響鋰離子電池的放電容量,在大電流放電時不僅存在嚴重的電解質(zhì)界面極化,還有活性體即嵌入離子及在電極中的擴散極化。
(3)長期深度充放點
放電要轉(zhuǎn)入從內(nèi)部結構來說,一是會造成電解液過度揮發(fā),二是鋰電池的負極過度反應使其介質(zhì)膜發(fā)生變化造成脫嵌能力下降,形成容量的永久性損失;充電主要從電壓穩(wěn)定性和到深夜電網(wǎng)電壓升高,本已經(jīng)停止充電的充電器,電壓升高后,又會繼續(xù)充電,造成電池過充電導致正極材料結構變化容量損失,分解放氧與電解液劇烈氧化反應進而燃燒爆炸;電解液有機溶劑/電解質(zhì)鋰鹽分解;負極析鋰過放可能導致負極銅集電極溶解,正極形成銅枝晶。
(4)震動和沖撞
一般是工藝原因,如焊接牢固與否,內(nèi)部電路是否設計合理等有關。
比如負極材料一般用層狀石墨等碳材料,隨著充放電的進行,層狀的石墨結構會逐漸有一定的垮塌,從而導致活性鋰離子無法完全嵌入或脫嵌,這樣就造成了電池容量的減小。
對正極材料亦是如此,比如商業(yè)上廣泛應用的尖晶石磷酸鐵鋰材料,在鋰離子進出晶格的循環(huán)過程中也會出現(xiàn)活性鋰離子損失的情況,從而造成容量衰減。
因此,為了延長鋰離子電池的壽命,在使用手機的時候,盡量在電量小于15%之前的時候給手機充電,否則會造成負極碳材料過放電,進而破壞層狀結構,導致容量損失。另外,最好不要一邊充電一邊使用手機。

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