为什么锂离子电池会膨胀?锂离子电池膨胀原因分析

来源:锂离子电池厂家   发布时间:2020-07-07 14:18:31  阅读数:

前两天有位客户找我问到了电池的问题。据他说,他在圣诞节购买了一架无人机,最近拿出来玩,却发现无法正常工作了。

无人机电池

在他发来的图片中,那一张非常肿的锂离子袋式电池的照片引人注意。锂离子电池确实需要每隔几个月进行一次定期充放电,如果存放太久而不使用,则您就会看到如下图所示一个的电池。

锂离子电池鼓胀

锂离子电池膨胀的原因有很多种,但是某种程度上,深放电膨胀和与这种电池充电相关的危害似乎被低估了。

锂离子电池膨胀的常见原因:

①过充电会加速电极和电解质之间的寄生反应,并释放热量和气体。

②电池质量差和或者电路设计问题,阳极与阴极的化学计量比低,颗粒污染。

③电池组装过程中或产品应用过程中对电极造成的机械损坏。

④温度过高(请勿将电池放在太阳暴晒的车内)。

⑤电池深度放电。

任何会增加电池自放电率的东西都是不好的(包括较差的制造质量和受热),并使您的电池更快地进入深度放电状态。

下面的CT扫描显示由于深放电而产生的放气导致果冻变形严重。可以想象,这种电池不能很好地工作。

深度放电膨胀引起的电池的CT扫描
深度放电膨胀引起的电池的CT扫描(图片由DfR Solutions提供)

深度放电还会造成安全隐患。当锂离子电池进入深度放电状态时,它处于高度脱嵌的状态(“插入”一词表示插入晶格中的各层之间)。在锂离子电池中,阳极和阴极都具有“气孔”,以便锂离子来回穿梭。当电池深度放电时,阳极上的保护钝化层(称为固体电解质中间相(SEI)层)分解,新的电极和电解质表面接触并形成新的SEI层。所有这些反应导致气体形成。

锂离子电池中的深放电机理
锂离子电池中的深放电机理

负极上的铜集电器会开始溶解,如上图所示。重新充电后,这些铜离子会沉积在电极或隔板表面,从而可能导致铜短路和热失控的危险(爆炸)。

这种深度放电的电池不应充电,设备制造商必须在电池保护系统中实施深度放电电压截止。这可以包括恒流充电,直到在给定时间内达到某个阈值电压为止,然后逐渐增加充电。在给定的时间内未能达到电压阈值,会将电池分类为损坏电池并关闭,从而无法使用。

我们应该采取什么措施来防止电池鼓胀?不要在无法保证电池质量的厂商购买便宜的电池。请勿购买未提供足够保护的售后充电器。请勿将电池暴露在高温下。最后,现在的锂电产品大多是随性使用,随时充随时用,无需固定充电时间和使用,对于长期不使用的产品,请记得定期充电。

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