時間:2024-05-17 17:49:50來源:鉅大LARGE
鋰離子電池必要的保護措施-
鋰是堿金屬中最輕的,原子序數(shù)為3,原子量為6.941。為了提高安全性和電壓,科學家們開發(fā)了石墨和鋰鈷氧化物等材料來儲存鋰原子。這些材料的分子結(jié)構(gòu)形成了微小的納米級存儲格,可以用來存儲鋰原子。這樣,即使電池外殼破裂,氧氣進入,氧分子也太大,無法裝入微小的電池中,從而防止鋰原子與氧氣接觸并爆炸。
當充電電壓超過4.2v時,鋰離子電池會開始出現(xiàn)副用途。壓力越大,風險越大。當鋰離子電池電壓高于4.2v時,只有不到一半的鋰原子留在正極材料中,電池經(jīng)常會崩潰,導致電池容量永久性下降。假如電池充電,后續(xù)的鋰金屬會在材料表面堆積,因為負極電池已經(jīng)充滿了鋰原子。這些鋰原子從陰極表面向鋰離子方向生長出樹枝狀晶體。這些鋰晶體將通過隔膜紙,短路陽極和陰極。有時電池在短路發(fā)生前就爆炸了。這是因為在過度充電時,電解液等物質(zhì)會分解出現(xiàn)氣體,導致電池外殼或壓力閥膨脹和爆裂,讓氧氣進入,并與積聚在負極表面的鋰原子發(fā)生反應(yīng),導致負極爆炸。
因此,鋰離子電池充電時,必須設(shè)置電壓上限,才能兼顧電池的壽命、容量和安全性。充電電壓的最優(yōu)上限為4.2v。鋰離子電池放電也必須有一個較低的電壓限制。當電池電壓低于2.4v時,部分材料開始損壞。而且由于電池會自放電,電壓越長越低,因此,最好不要把放電到2.4V停止。在3.0v至2.4v放電期間,鋰離子電池只能釋放約3%的容量。因此,3.0v是理想的放電截止電壓。充放電時,除了電壓限制外,電流限制也是必要的。當電流過大時,鋰離子沒有時間進入儲存電池,會在材料表面堆積。
當這些離子獲得電子時,它們會在材料的表面結(jié)晶化鋰原子,這和充電過量相同危險。假如電池盒壞了,它就會爆炸。因此,鋰離子電池的保護,至少要包括:充電電壓上限、放電電壓下限、電流上限三部分。一般的鋰離子電池組,除了鋰離子電池電池外,還會有一個保護板,這個保護板重要是供應(yīng)這三個保護。然而,三防護板的防護明顯不夠,鋰離子電池爆炸事故仍在世界各地頻繁發(fā)生。為了保證電池系統(tǒng)的安全,必須更仔細地分析電池爆炸的原因。
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