鋰離子電池特性

 

鋰是化學(xué)周期表上直徑最小也最生動的金屬。體積小以是容量密度高，廣受斲喪者與工程師歡迎。但是，化學(xué)特性太生動，則帶來了極高的傷害性。鋰金屬袒露在氣氛中時，會與氧氣孕育發(fā)生劇烈的氧化回聲而爆炸。為了提升平靜性及電壓，科學(xué)家們發(fā)明確用石墨及鈷酸鋰等質(zhì)料來儲存鋰原子。這些質(zhì)料的分子結(jié)構(gòu)，形成了奈米等級的微小儲存格子，可用來儲存鋰原子。這樣一來，縱然是電池外殼破裂，氧氣進入，也會因氧分子太大，進不了這些微小的儲存格，使得鋰原子不會與氧氣打仗而制止爆炸。

 

鋰離子電池的這種原理，使得人們在得到它高容量密度的同時，也到達平靜的目的。鋰離子電池充電時，正極的鋰原子會喪失電子，氧化為鋰離子。鋰離子顛末電解液游到負極去，進入負極的儲存格，并得到一個電子，還原為鋰原子。放電時，整個步調(diào)倒過來。為了戒備電池的正負極直接碰觸而短路，電池內(nèi)會再加上一種擁有眾多細孔的隔膜紙，來戒備短路。好的隔膜紙還可以在電池溫度過高時，自動關(guān)閉細孔，讓鋰離子無法穿越，以自廢武功，戒備傷害孕育發(fā)生。

 

掩護步調(diào)：鋰電池電芯過充到電壓高于4.2V后，會開始孕育發(fā)生副作用。過充電壓愈高，傷害性也隨著愈高。鋰電芯電壓高于4.2V后，正極質(zhì)料內(nèi)剩下的鋰原子數(shù)量不到一半，此時儲存格常會垮失，讓電池容量孕育發(fā)生永世性的降落。要是承繼充電，由于負極的儲存格已經(jīng)裝滿了鋰原子，后續(xù)的鋰金屬會聚集于負極質(zhì)料外貌。這些鋰原子會由負極外貌往鋰離子來的方向長出樹枝狀結(jié)晶。這些鋰金屬結(jié)晶會穿過隔膜紙，使正負極短路。偶爾在短路孕育發(fā)生前電池就先爆炸，這是由于在過充進程，電解液等質(zhì)料會裂解產(chǎn)使氣體，使得電池外殼或壓力閥鼓漲破裂，讓氧氣進去與聚集在負極外貌的鋰原子回聲，進而爆炸。因此，鋰電池充電時，肯定要設(shè)定電壓上限，才可以同時兩全到電池的壽命、容量、寧靜靜性。最理想的充電電壓上限為4.2V。鋰電芯放電時也要有電壓下限。當(dāng)電芯電壓低于2.4V時，部分質(zhì)料會開始被破壞。又由于電池會自放電，放愈久電壓會愈低，因此，放電時最好不要放到2.4V才制止。鋰電池從3.0V放電到2.4V這段時期，所開釋的能量只占電池容量的3%左右。因此，3.0V是一個理想的放電制止電壓。充放電時，除了電壓的限定，電流的限定也有其須要。電流過大時，鋰離子來不及進入儲存格，會聚集于質(zhì)料外貌。這些鋰離子得到電子后，會在質(zhì)料外貌孕育發(fā)生鋰原子結(jié)晶，這與過充一樣，會造成傷害性。萬一電池外殼破裂，就會爆炸。因此，對鋰離子電池的掩護，至少要包括：充電電壓上限、放電電壓下限、及電流上限三項。一樣通常鋰電池組內(nèi)，除了鋰電池芯外，都市有一片掩護板，這片掩護板緊張即是提供這三項掩護。但是，掩護板的這三項掩護顯然是不夠的，舉世鋰電池爆炸事故還是頻傳。