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锂电池如何防止过充

来源:锂离子电池   2020-09-30    点击量:

过充是目前锂电池安全测试中较难通过的一项,因此有必要了解过充的原理及目前防过充的措施。

轻微的过充不会导致热失控,但会引起容量衰减。研究发现NCM/LMO混合材料为正极的电池过充时,SOC低于120%,容量没有明显的衰减,SOC高于130%时容量会衰减显著。

目前解决过充问题的大致有以下几种方法:

1、BMS中设置保护电压,通常保护电压要低于过充时的峰值电压;

2、通过材料改性(如材料包覆)提高电池的抗过充能力;

3、在电解液中添加抗过充添加剂;

4、电压敏感膜的使用,电池发生过充时,膜电阻显著降低,起到分流作用;

5、在方形铝壳电池中使用OSD、CID设计,目前是通用的防过充设计。软包电池则无法实现类似设计。

锂电池过充大致可分为4个区域,每个区域的特征如下:

I区

1、电池电压缓慢上升。钴酸锂正极脱锂超过60%,在负极侧析出金属锂。

2、电池鼓胀,可能是由于电解液在正极侧高压氧化。

3、温度基本稳定,略有上升。

II区

1、温度开始缓慢升高。

2、在80~95%范围内,正极阻抗增大,电池内阻增加,但在95%有所减小。

3、电池电压超过5V,达到最高。

III区

1、大约在95%,电池温度开始快速升高。

2、从大约95%开始,直到接近100%,电池电压稍稍下降。

3、当电池内部温度达到大约100℃,电池电压急剧下降,可能是温度升高致电池内阻降低所引起的。

IV区

1、电池内部温度高于135℃,PE隔膜开始融化,电池内阻快速升高,电压达到上限(~12V),电流降至一个较低的值。

2、在10-12V之间,电池电压不稳定,电流也有波动。

3、电池内部温度快速升高,电池破裂前温度上升到190-220℃。

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