鋰電池芯過充到電壓高于?4.2V?后,會開始產生副作用。
過充電壓愈高,危險性也跟著愈高。
鋰電芯電壓?高于?4.2V?后,?正極材料內剩下的鋰原子數量不到一半,?此時儲存格常會垮掉,?讓電池容量產生永久性的下降。
如果繼續充電,由于負極的儲存格已經裝滿了鋰原子,后續的鋰金屬會堆積于負極材料表面。
這些鋰原子會由負極表面往鋰離子來的方向長出樹枝狀結晶。
這些鋰金屬結晶會穿過隔膜紙,使正負極短路。
有時在短路發生前電池就先爆炸,這是因為在過充過程,電解液等材料會裂解產生氣體,使得電池外殼或壓力閥鼓漲破裂,讓氧氣進去與堆積在負極表面的鋰原子反應,進而爆炸。
因此,鋰電池充電時,一定要設定電壓上限,才可以同時兼顧到電池的壽命、容量、和安全性。
最理想的充電電壓上限為?4.2V。
鋰電芯放電時也要有電壓下限。
當電芯電壓低于?2.4V?時,?
部分材料會開始被破壞。
又由于電池會自放電,放愈久電壓會愈低,因此,放電時最好不要放到?2.4V?才停止。
鋰電池從?3.0V?放電到?2.4V?這段期間,所釋放的能量只占電池容量的3%左右。
因此,3.0V是一個理想的放電截止電壓。
充放電時,除了電壓的限制,電流的限制也有其必要。
電流過大時,鋰離子來不及進入儲存格,會聚集于材料表面。
這些鋰離子獲得電子后,會在材料表面產生鋰原子結晶,這與過充一樣,會造成危險性。
萬一電池外殼破裂,就會爆炸。
因此,對鋰離子電池的保護,至少要包含:充電電壓上限、放電電壓下限、及電流上限三項。
一般鋰電?池組內,除了鋰電池芯外,都會有一片保護板,這片保護板主要就是提供這三項保護。
但是,保護板的這三?項保護顯然是不夠的,全球鋰電池爆炸事件還是頻傳。
要確保電池系統的安全性,必須對電池爆炸的原因,?進行更仔細的分析。
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