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簡述鋰離子電池的過充機理及防過充措施

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2021年03月30日  

鋰離子電池過充時會出現熱量和氣體,熱量包括歐姆熱和副反應出現的熱,其中歐姆熱占重要。過充引發的電池副反應,首先是過量的鋰嵌入負極,在負極表面會生長鋰枝晶(N/P比會影響鋰枝晶生長的起始SOC)。其次是過量的鋰從正極脫出,引起正極結構坍塌,放出熱量和釋放出氧。氧氣會加速電解液的分解,電池內壓不斷升高,一定程度后安全閥開啟。活性物質和空氣的接觸會進一步出現更多的熱量。


有研究表明減少電解液量會顯著減少過充時的產熱和產氣。另有研究過充時電池不帶夾板或安全閥不能正常開啟,電池易發生爆炸。


輕微地過充不會導致熱失控,但會引起容量衰減。研究發現NCM/LMO混合材料為正極的電池過充時,SOC低于120%容量沒有明顯的衰減,SOC高于130%時容量會衰減顯著。


目前解決過充問題的方法大致有一下幾種:


1)BMS中設置保護電壓,通常保護電壓要低于過充時的峰值電壓;


2)通過材料改性(如材料包覆)提高電池的抗過充能力;


3)在電解液中添加抗過充添加劑,如氧化還原對;


4)電壓敏感膜的使用,電池發生過充時,膜電阻顯著降低,起到分流用途;


5)在方形鋁殼電池中使用OSD、CID設計,目前是通用的防過充設計。

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