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          什么是電池過充以及其產生的危害

          文章出處:高格官網責任編輯:高格小編作者:高格科技人氣:發表時間:2022-02-16 10:39:27 【

          相信很多電池廠商客戶都用到電池過充防爆試驗箱,那什么是電池過充以及會產生什么危害?

          電池過充指電池在充滿規定電量或達到截止電壓,仍繼續充電的現象,電池過充存在非常嚴重的危害,從小的說,損傷電池性能,造成正極材料結構坍塌變形,正極電位過高也會氧化電解液,進而導致產氣增多,內壓增大,負極會形成鋰枝晶,SEI破壞,電池使用壽命縮減;從大的講,如果電池內部溫升過高,會融化隔膜,發生內短,甚至爆炸,電動車由于充電引發的事故不勝枚舉,就在上個月就有一起典型的新能源車充電自燃事故;從冒煙到著火,短短20秒!
           
          2、電池過充的歷程
          結合電池電壓、溫度、內阻、正負極電位變化說明其過程。
          第一階段(SOC1-1.2):電池電壓穩定上升,超過截止電壓,現階段電池沒有明顯副反應發生,由于正極和負極的設計容量大,電池的溫度和內阻增加很??;
          第二階段(SOC1.2-1.4):電池內部會發生副反應,在正極,Mn在高電位條件下開始在溶解,電解質也被氧化,同時,當石墨負極充滿嵌鋰后,金屬鋰開始沉積在負極表面,負極電位低于0V,約為-0.0058V,此后幾乎保持不變,電池電壓完
          全由正極控制,沉積的鋰將與溶劑反應,使SEI膜變厚,導致內阻增大,溫度開始緩慢升高;
          第三階段(SOC1.4-1.6):電池溫升加快,并開始發鼓,電解
          液分解加劇,產生大量的熱和氣體,負極鋰枝晶持續生長,SEI被破壞溶解,然后與石墨、電解液反應,電池電壓達到5.2V峰頂后開始下降;
          第三階段(SOC>1.6):隔膜收縮變形,電池發生內短,溫度急劇升高,出現熱失控現象,內壓急劇增大,殼體破裂。
          (1)、過充與溫度的關系
          首先無論什么溫度下,正負極表面都會發生副反應,數據表面,在30℃下過充,負極表面形成鋰枝晶,而在50℃下,高溫促進了負極表面電解液與金屬鋰的副反應,消耗了從正極來的鋰,總結起來,就是過充的環境溫度越高,負極界面鋰枝晶的生成量越少,而與電解液的副反應越多。
           
          (2)、過充與施加電流的關系
          通過設置不同的充電電流大小循環過充測試,驗證過充時充電電流對電池的影響,從下圖的電壓曲線上來講,0.5C的電壓曲線重疊性最差,每5次循環后容量都有明顯的減小,2C電流下容量幾乎沒有衰減。充電電流越大,前期電池溫升也越高,導致充電末期溫度不會上升太高,放電開始點溫度也很高,電池一直處于溫度較高的環境中。
          3、電池過充的危害
          過充對電池正極的影響,不同的正極材料在過充熱失控下的釋氧速率是不同的,導致不同核殼結構。
          隨著截止上限電壓的增加,與新鮮的NCM正極材料相比,過充之后,顆粒粒徑明顯變大,作者認為這是由于在高電壓下電解液的氧化產物依附在顆粒表面造成的,此外導致極片的孔隙率明顯下降,截止電壓越高,該現象越明顯。
          過充對電池負極的影響
          采用原位中子衍射技術監測負極材料在過充過程的狀態特征,在電壓升到4.3V,發現出現LiC6,當過充達到4.6V時,其他鋰碳化合物全部轉化為LiC6,擱置1h后,電池電壓降到4.5V,在隨后的放電過程中以及結束時期,負極始終存在LiC12、LiC18和石墨,而正常非過充電池,在放電末期只存在石墨相,說明過程對負極的嵌鋰狀態造成不可逆轉的改變。
          在過充過程中,與新鮮的負極片對比,可以發現,負極顆粒表面被一層物質覆蓋,作者認為是SEI多次溶解重構導致的增大增厚造成的,此外還發現在顆粒表面,特別是4.5V截止電壓的,存在明顯的小顆粒,這是從正極物質離子,穿過SEI,沉積在負極表面造成的,EDS結果也證明該推斷。
          過充除了會對正負極造成不可逆轉的損害之外,還會導致隔膜收縮、電池發鼓、發熱等現象。
           

          此文關鍵字:電池過充,防爆試驗箱,廣東高格科技儀器設備
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