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锂电池的保护措施

发布作者:德骅电源材料   发布时间:2021-03-27   浏览:3155次

锂电池芯过充到电压高于 4.2V 后,会开始产生副作用。过充电压愈高,危险性也跟着愈高。锂电芯电压高于 4.2V 后,正极材料内剩下的锂原子数量不到一半, 此时储存格常会垮掉, 让电池产生永久性的容量损失。 如果继续充电,由于负极的储存格已经装满了锂原子,后续的锂金属会堆积于负极材料表面。这些锂原子会由负极表面往锂离子来的方向长出树枝状结晶。这些锂金属结晶会穿过隔膜,使正负极短路。有时在短路发生前电池就先爆炸,这是因为在过充过程,电解液等材料会分解产生气体,使得电池外壳或压力阀鼓胀破裂,让氧气进去与堆积在负极表面的锂原子反应,进而爆炸。

因此,锂电池充电时,一定要设定电压上限, 才可以同时兼顾到电池的寿命、容量、和安全性。理想的充电电压上限为4.2V。锂电芯放电时也要有电压下限。 当电芯电压低于2.4V时,部分材料会开始被破坏。又由于电池会自放电,放愈久电压会愈低,因此,放电时不要放到2.4V才停止。锂电池从2.8V放电到2.4V这段期间,所释放的能量只占电池容量的3%左右。因此,2.8V是一个理想的放电截止电压。充放电时,除了电压的制约,电流的制约也有其必要。电流过大时,锂离子来不及进入储存格,会聚集于材料表面。

这些锂离子获得电子后,会在材料表面产生锂原子结晶,这与过充一样,会造成危险性。万一电池外壳破裂,就会爆炸。 因此,对锂离子电池的保护,至少要包含:充电电压上限、放电电压下限、及电流上限三项。一般锂电池组内,除了锂电池芯外,都会有一片保护板,这片保护板主要就是提供这三项保护。但是,保护板的这三项保护显然是不够的,全球锂电池爆炸事件还是频传。要确保电池系统的安全性,必须对电池爆炸的原因, 进行更仔细的分析。