鋰電池不允許過充過放的原因是什么？
來源：寶鄂實業(yè)
2020-09-20 10:14
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高壓危險區(qū)
界限A---------------保護線路過充保護電壓(4.35V)
高壓警戒區(qū)
界限B---------------鋰離子電池充電限制電壓4.20V
正常使用區(qū)
界限C---------------鋰離子電池放電終止電壓(2.75V)
低壓警戒區(qū)
界限D(zhuǎn)---------------保護線路過放保護電壓(2.3V)
低壓危險區(qū)
嚴格的講,把鋰離子電池的電壓充到高于界限B(4.20V)是過充.但是過充也有程度的大小.一般人認為在4.24V以下,可以不算是過充.或稱為"可接受"的微過充.
鋰離子電芯廠家的電池規(guī)格書上一般也標明了充電限制電壓是4.20V+/-0.04V.
在界限A和界限B之間的(高于4.24V,低于4.35V)這個區(qū)域,可以稱為中度過充.
處于這個電壓范圍的鋰離子電池,其放電容量會高于正常的鋰離子電池.
請看中度過充試驗數(shù)據(jù)
試驗條件是
電芯:GY383450.
標稱容量:550mAh.
標稱的充電限制電壓4.20V
充電制度:電壓低于充電限制壓時以1C(550mA)充電,電壓到達充電限制電壓后,維持電壓不變,電流逐漸減小到20mA后充電終止.這是常規(guī)的CC/CV充電模式.
放電制度:1C(550mA),放電終止電壓2.75V
以上制度完全參照國標執(zhí)行.
我們可以嘗試改變了充電限制電壓,故意對這個試驗品進行過充.列出試驗表格如下:
循環(huán)次數(shù) 充電限制電壓V 充電容量mAh 放電容量mAh 與額定容量的比率%
第一次 4.20V 570 565 這個是額定容量
第二次 4.30V 610 608 108%
第三次 4.20V 569 564 100%
第四次 4.35V 633 627 112%
其中的第三次是為了進行對比,說明進行一次過充后,電池的額定容量幾乎沒有什么變化.
從中可以得到一個結論,過充可以提高電池的容量.
但是這個趨勢不是一致如此,當我把這塊鋰電池一直用4.35V的充電限制電壓繼續(xù)進行過充循環(huán)后.結論不是那么樂觀了.
第50次以后,電池容量為480mAh.已經(jīng)是額定容量的85%了.而我以前對這個型號的電池進行正常循環(huán)的試驗時,在150次循環(huán)時其容量還在額定容量的88%以上.可見過充嚴重的縮短了電池的循環(huán)壽命.另外要提到的是,該過充的電池已經(jīng)微微發(fā)鼓,原始厚度是3.84mm,50次循環(huán)以后其厚度是4.25mm.
由于在4.35V以上的電壓對于受到保護線路的鋰離子電池來說是不會到達的.所有廣大用戶經(jīng)常碰到的是中度過充這個現(xiàn)象.許多不合格的蛋充(經(jīng)常在上面有鎳氫和鋰離子檔位可以選擇)是過充的罪魁禍首.
那么高于4.35V的過充會是什么樣子呢.
我在做過充安全試驗的時候,都是把電池的保護線路去掉,然后以5.0V的電壓對鋰離子電池芯進行充電.
其結果是,3~4個小時以后,電池嚴重發(fā)鼓,
而且部分不合格的電芯發(fā)生爆炸現(xiàn)象。
在電子顯微鏡下，鋰電心負極為層狀結構，正極是一些有棱角晶體的堆積，形狀因陽極材料而異。
過放電的重要惡果是造成負極板層狀塌落。再充電時，限制了鑲嵌進負極板內(nèi)鋰離子的數(shù)量和方便。
容量下降、內(nèi)阻增加、壽命縮短并不可以恢復。
過充電更可怕！
電池達到全充滿狀態(tài)．負極由鋰離子的嵌入反應變成鋰金屬在負極表面的沉積，溶劑被氧化（由過充而引起的溶劑氧化放出的熱量遠遠高于可逆狀態(tài)下鋰離子與溶劑反應放出的熱量）：隨著電池溫度的升高，金屬鋰與溶劑、嵌鋰碳與溶劑的反應相繼發(fā)生，電池著火、爆炸。隨著電解液的分解，牯結劑與鋰金屬也能反應。
過充后，極片上到處都是針狀鋰金屬結晶，刺穿隔膜會發(fā)生微短路。輕則，加劇自放電；重則晶枝短路電流造成電池溫度急劇升高，電解液分解氣化。這種情形，不論是溫度過高使材料燃燒爆炸．還是外殼先被撐破，使空氣進去與鋰金屬發(fā)生激烈氧化，都是以燃燒爆炸收場。
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