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鋰電池過充電項目

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鋰電池過充電項目

鋰電池過充電項目


（一）目前對應普通鋰電池的國際標準：
以 IEC62133 標準及目前普通鋰電池的國內行業(yè)標準為例，其中與過充電有關的條款如下：
Section 4.3.9 of IEC 62133:2002
測試流程: The cell is discharged as described in IEC61960, then charged from a power supply of ≥10 V, at the charging current Irec, recommended by themanufacturer, for 2,5 C5/Irec h.

測試判據(jù): No fire, no explosion.


（二）目前對應普通鋰電池的國內行業(yè)標準:
測試流程: 電池充滿電，之后以3C5A充電器，直至電池電壓為 4.6V/4.8V5V，電流降至接近 0A。試驗直到電池出現(xiàn)起火、爆炸，或電池表面溫度降到比峰值低 10℃，結束試驗。

測試判據(jù): 不起火、不爆炸


（三）標準分析：
對于終端用戶來講，由于所使用的均是帶有保護 IC 的Battery Pack，正常情況下會有過充電保護，從而阻止電池過度充電。但如果保護 IC 異常失效，則電芯承受一定過充電能力就顯得重要了，目前次品充電器和次品 Battery Pack 在市場上泛濫，對消費者來說這也增加了電池被過充電的可能性和危險性。 現(xiàn)階段對于普通電子產(chǎn)品鋰電芯而言，最通用的過充電標準是 3C/4.6V 或 3C/4.8V，但也有更為嚴格的要求如3C/5.0V、 1C/10V、 1C/12V、 3C/10V 等，這些嚴格的要求就需要通過優(yōu)化設計或更改材料來達到了。


（四）失效原因分析：
通過對過充后而未起火爆炸的電芯進行解剖觀察，通常我們可以發(fā)現(xiàn)如下事實：
① 內部有少量的氣體生成；
② 負極呈現(xiàn)金黃色至微紅色，之后迅速變白色。放入水中，有非常劇烈的反應；
③ 正極呈現(xiàn)灰色；
④ 集流體 Al 箔和 Cu 箔沒有明顯的變化；
⑤ 通過 DSC 等手段，可發(fā)現(xiàn)隔膜也沒有發(fā)生明顯的變化；
    通過鋰電池的充放電機理及實際過充現(xiàn)象的分析我們知道在過充電時，過量的鋰離子從正極脫出，嵌入或沉積到電池負極上，使得兩個電極的熱穩(wěn)定性變差，正極傾向于分解并釋放化學能同時會產(chǎn)生大量的熱，釋放出氧氣能夠催化電解液的分解。當溫度足夠高時，將引起負極的化學反應，負極上沉積的活性金屬鋰與溶劑反應后放熱，使化學能轉換為熱能，電池的溫度將由此迅速升高，最終導致熱失控而發(fā)生危險事故。
    鋰電池過充狀態(tài)下的電流率也是影響電池過充性能的重要因素，尤其是高容量電池更是如此。這主要是由于電池中的鋰與電池負極中的石墨碳形成 LiC6n 化合物，其的反應速度是一定的。在小電流充電時，不會形成鋰原子堆積，因此比較安全。在大電流時形成鋰原子速度會比形成 LiC6n 速度快，因此在此情況下會造成鋰原子堆積，電池易產(chǎn)生負反應或形成鋰枝晶，從而導致放出大量的熱量而產(chǎn)生危險。
電池容量的大小會影響電芯的產(chǎn)熱、散熱速率，同樣也是一個影響電池過充性能的重要因素。在相同的化學體系下，低容量電池過充性能會優(yōu)于高容量電池，這也是為什么高容量鋰電池相對不安全的原因之一。


（五）解決方案建議：
根據(jù)上述失效分析，我們可以有針對性的采用熱穩(wěn)定性更好的材料（如有過充添加劑的電解液，在過充電時添加劑聚合，增加電池內阻，以降低發(fā)熱量）來增加防過充性能，減小體密度在一定程度上也可以優(yōu)化過充性能。對于終端電子產(chǎn)品設計者及使用者來講，應盡量避免使電池大電流充電。 
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| 發(fā)布時間：2018.06.05    來源：電源適配器廠家
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