鉅大LARGE | 點擊量:2838次 | 2021年03月30日
簡述鋰離子電池的過充機理及防過充措施
鋰離子電池過充時會出現(xiàn)熱量和氣體,熱量包括歐姆熱和副反應出現(xiàn)的熱,其中歐姆熱占重要。過充引發(fā)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(jié)構(gòu)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(nèi)壓不斷升高,一定程度后安全閥開啟?;钚晕镔|(zhì)和空氣的接觸會進一步出現(xiàn)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(chǎn)熱和產(chǎn)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(fā)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(fā)現(xiàn)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;
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
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(fā)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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