鋰電池過充電項目

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鋰電池過充電項目

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（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: 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: 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。現階段對于普通電子產品鋰電芯而言，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)現如下事實：
① 內部有少量的氣體生成；
② 負極呈現金黃色至微紅色，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，電池易產生負反應或形成鋰枝晶，從而導致放出大量的熱量而產生危險。
電池容量的大小會影響電芯的產熱、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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