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影響鋰離子電池安全性的內(nèi)部因素
影響鋰離子電池安全性的內(nèi)部因素:材料。
(1)正電極材料的熱穩(wěn)定性及其與電解質(zhì)的反應(yīng)性。大多數(shù)正極材料在放電狀態(tài)下具有良好的熱穩(wěn)定性,在充電狀態(tài)下具有熱不穩(wěn)定性。在不與電解液接觸的情況下,充電正極材料放熱的原因主要是由于晶體形狀的改變。充電正極與有機(jī)電解液接觸后,與電解液發(fā)生反應(yīng),使電解液氧化,釋放出大量的熱量。(2)陽(yáng)極材料的安全性。陽(yáng)極材料應(yīng)化學(xué)穩(wěn)定,能與電解液形成SEI,不與電解液發(fā)生反應(yīng)等,否則反應(yīng)產(chǎn)生的大量熱量會(huì)導(dǎo)致電池。(3)電解質(zhì)組成。電解液進(jìn)行轉(zhuǎn)移電荷的作用在電池正極和負(fù)極電極之間,需要高導(dǎo)電性、和電解質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)必須穩(wěn)定,以減少電解質(zhì)之間的電化學(xué)反應(yīng)速率和活性物質(zhì)界面存儲(chǔ)期間,因此電池的自放電容量損失小。目前,鋰電池電解液中會(huì)含有一定量的酸HF,正電極材料很可能被溶解侵蝕,溶解的正電極材料,會(huì)增加電池的內(nèi)阻,熱穩(wěn)定性差容易造成安全隱患。(4)隔膜的選擇。當(dāng)電池內(nèi)部溫度接近聚合物膜的熔點(diǎn)時(shí),聚合物基體離子將聚合物膜熔解,使孔被堵塞,成為無(wú)孔的絕緣層。電池的內(nèi)阻迅速上升,通過(guò)電池的電流是有限的。當(dāng)溫度繼續(xù)上升超過(guò)聚合物膜的熔點(diǎn)時(shí),聚合物膜進(jìn)一步熔化,導(dǎo)致正極和負(fù)極直接接觸,導(dǎo)致內(nèi)部短路,終導(dǎo)致電池。因此,在選擇隔膜時(shí)應(yīng)考慮隔膜的熔點(diǎn)、厚度和孔隙率。
鋰電池與鉛酸電池在原輔材料上的區(qū)別
1. 在電池正極材料中,合適的原料是鋰酸鋰(又稱鈷酸鋰,是我們鋰電池正極材料中常見(jiàn)的無(wú)機(jī)化合物)和磷酸鐵鋰電池(又稱磷酸鈷鋰)。磷酸鐵鋰電池(磷酸鐵鋰電池及三元材料(鎳錳高分子化合物)。電池正極材料的比例據(jù)說(shuō)是三到四,占重要地位,也是直接影響電池成本水平的重要因素
2. 在電池正極材料中,目前電池正極材料主要有鋰鎳氧化物、聚陰離子、鋰錳氧化物、鋰鈷氧化物等。電池正極材料作為鋰電池的四大主要組成部分之一,在提高電池的存儲(chǔ)容量和回收性能方面起著基礎(chǔ)性作用,一直處于鋰電池產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵位置。
鋰電池串聯(lián)充電
目前鋰電池組的充電一般都采用串聯(lián)充電,這主要是因?yàn)榇?lián)充電方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、較容易實(shí)現(xiàn)。但由于單體鋰電池之間在容量、
內(nèi)阻、衰減特性、自放電等性能方面的差異,在對(duì)鋰電池組串聯(lián)充電時(shí),電池組中容量小的那只單體鋰電池將先充滿電,而此時(shí),其
他電池還沒(méi)有充滿電,如果繼續(xù)串聯(lián)充電,則已充滿電的單體鋰電池就可能會(huì)被過(guò)充電。
而鋰電池過(guò)充電會(huì)嚴(yán)重?fù)p害電池的性能,甚至可能會(huì)造成人員傷害,因此,為了防止出現(xiàn)單體鋰電池過(guò)充電,鋰電池組使用時(shí)一
般配有電池管理系統(tǒng)(Battery Management System,簡(jiǎn)稱BMS),通過(guò)電池管理系統(tǒng)對(duì)每一只單體鋰電池進(jìn)行過(guò)充電等保護(hù)。串聯(lián)充電時(shí)
,如果有一只單體鋰電池的電壓達(dá)到過(guò)充保護(hù)電壓,電池管理系統(tǒng)會(huì)將整個(gè)串聯(lián)充電電路切斷,停止充電,以防止這只單體電池被過(guò)充電
,而這樣會(huì)造成其他鋰電池?zé)o法充滿電。
鋰電池并聯(lián)充電
鋰電池并聯(lián)充電時(shí),每節(jié)鋰電池都應(yīng)保證均衡充電,否則使用過(guò)程中會(huì)影響整組鋰電池的性能和壽命。常用的均衡充電技術(shù)有:恒定分流
電阻均衡充電、通斷分流電阻均衡充電、平均電池電壓均衡充電、開(kāi)關(guān)電容均衡充電、降低電壓型變換器均衡充電、電感均衡充電等。
鋰電池并聯(lián)充電需要注意幾個(gè)問(wèn)題:
有保護(hù)板和沒(méi)有保護(hù)板的鋰電池不能并聯(lián)充電。沒(méi)有保護(hù)板的電池容易過(guò)充電損壞。
并聯(lián)充電的電池通常都需要去掉電池自帶的保護(hù)板,統(tǒng)一使用一個(gè)電池保護(hù)板。
并聯(lián)充電的電池如果沒(méi)有鋰電池保護(hù)板,充電電壓一定要限制在4.2V,不能使用5V的充電器。
鋰電池并聯(lián)后會(huì)有一個(gè)充電保護(hù)芯片對(duì)鋰電池進(jìn)行充電保護(hù),鋰電池生產(chǎn)廠家在制作并聯(lián)鋰電池時(shí)已經(jīng)充分考慮了鋰電池并聯(lián)后的變化特
點(diǎn),也是按照上述要求進(jìn)行電流設(shè)計(jì)和電芯選擇的,所以,使用者需要按照并聯(lián)鋰電池的說(shuō)明書(shū)按部就班地進(jìn)行充電,避免不正確的充電
對(duì)電池可能造成的損害。