鋰電池解決過充電問題的方法介紹
來源：寶鄂實業(yè)
2019-10-06 23:08
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鋰電池過充機理及防止過充的措施（一）
過充是鋰電池安全測試中最困難的問題之一，因此有必要了解過充的機理和目前防止過充的措施。
顯示了電池過度充電時ncm+lmo/gr系統(tǒng)的電壓和溫度曲線。在5.4V時，電壓達(dá)到最大值，然后電壓下降，最終導(dǎo)致熱失控。三元電池的過充電壓和溫度曲線與三元電池非常相似。
鋰電池的過充電產(chǎn)生熱量和氣體，包括來自副反應(yīng)的歐姆熱量和熱量，其中歐姆熱量是主要的。過充引起的電池副作用是過多的鋰嵌入到負(fù)極中，鋰枝晶在負(fù)極表面生長（n/p比將影響鋰枝晶生長的初始soc）。其次，過量的鋰從陰極上脫落，導(dǎo)致陰極結(jié)構(gòu)坍塌，釋放出熱量和氧氣。氧氣會加速電解液的分解，電池的內(nèi)部壓力會不斷升高。在一定程度上，安全閥打開。活性物質(zhì)與空氣接觸進(jìn)一步產(chǎn)生更多的熱量。
研究表明，減少電解液的用量可以顯著降低過充熱和產(chǎn)氣量。此外，研究了沒有夾板或安全閥的過充電電池不能正常打開，電池容易爆炸。
輕微的過充電不會導(dǎo)致熱失控，但會導(dǎo)致容量下降。結(jié)果表明，以ncm/lmo為正極的電池過充后，電池的soc容量在120%以下不會顯著衰減，當(dāng)soc高于130%時，電池的soc容量會顯著衰減。
目前，有多種方法解決過充電問題。
1）BMS過充時保護(hù)電壓通常低于峰值電壓。
2）通過材料改性（如材料涂層）提高電池的過充電阻；
3）向電解液中加入抗過氧化添加劑，如氧化還原對；
4）使用壓敏膜時，電池過充時，膜電阻明顯降低，起分流作用。
5）在矩形鋁殼電池中采用OSD和CID設(shè)計是目前常用的抗過充電設(shè)計。軟包裝電池不能達(dá)到類似的設(shè)計。
鋰電池過充機理及防止過充措施（2）
介紹了鋰鈷氧化物電池在過充電過程中電壓和溫度的變化情況。下圖顯示了鋰鈷酸蓄電池的過充電壓和溫度曲線。水平軸是除去鋰的量。負(fù)極為石墨，電解液為ec/dmc。電池容量為1.5Ah。充電電流為1.5A，溫度為電池內(nèi)部溫度。
鋰電池過充大致可分為四個區(qū)域，每個區(qū)域都具有以下特點：
一區(qū)
一。蓄電池電壓緩慢上升。鋰鈷氧化物陰極溶出量大于60%，金屬鋰沉淀在負(fù)極側(cè)。
2.電池脹形可能是由于電解液在正側(cè)的高壓氧化造成的。
三。氣溫基本穩(wěn)定，略有上升。
II區(qū)
一。氣溫開始緩慢上升。
2.在80-95%范圍內(nèi)，正阻抗增大，內(nèi)阻增大，但在95%范圍內(nèi)減小。
三。電池電壓超過5V，達(dá)到最高水平。
三、區(qū)域
一。在95%左右，電池的溫度開始迅速上升。
2.從大約95%到接近100%，電池電壓略有下降。
三。當(dāng)電池內(nèi)部溫度達(dá)到100℃左右時，電池電壓急劇下降，這可能是由于溫度升高導(dǎo)致電池內(nèi)阻降低所致。
四區(qū)
一。電池內(nèi)部溫度高于135攝氏度，聚乙烯薄膜開始融化，電池內(nèi)阻迅速增大，電壓達(dá)到上限（~12V），電流降到較低值。
2.在10到12伏之間，蓄電池電壓不穩(wěn)定，電流波動。
三。電池內(nèi)部溫度迅速上升，在電池發(fā)生故障前，溫度上升到190-220攝氏度。
四。電池破裂。
三元電池的過充與鋰鈷氧化物電池相似。目前，我國三元方鋁殼電池的過充問題
