鋰電池過充電項目

鋰電池過充電項目

（一）目前對應(yīng)普通鋰電池的國際標(biāo)準(zhǔn)：
以 IEC62133 標(biāo)準(zhǔn)及目前普通鋰電池的國內(nèi)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為例，其中與過充電有關(guān)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(yīng)普通鋰電池的國內(nèi)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn):
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(jié)束試驗。

測試判據(jù): 不起火、不爆炸

（三）標(biāo)準(zhǔn)分析：
對于終端用戶來講，由于所使用的均是帶有保護(hù) IC 的Battery Pack，正常情況下會有過充電保護(hù)，從而阻止電池過度充電。但如果保護(hù) 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，較通用的過充電標(biāo)準(zhǔn)是 3C/4.6V 或 3C/4.8V，但也有更為嚴(yán)格的要求如3C/5.0V、 1C/10V、 1C/12V、 3C/10V 等，這些嚴(yán)格的要求就需要通過優(yōu)化設(shè)計或更改材料來達(dá)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(jìn)行解剖觀察，通常我們可以發(fā)現(xiàn)如下事實：
① 內(nèi)部有少量的氣體生成；
② 負(fù)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(yīng)；
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(jī)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(fù)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(xué)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(dāng)溫度足夠高時，將引起負(fù)極的化學(xué)反應(yīng)，負(fù)極上沉積的活性金屬鋰與溶劑反應(yīng)后放熱，使化學(xué)能轉(zhuǎn)換為熱能，電池的溫度將由此迅速升高，后面導(dǎo)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(fù)極中的石墨碳形成 LiC6n 化合物，其的反應(yīng)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(fù)反應(yīng)或形成鋰枝晶，從而導(dǎo)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(xué)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(nèi)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(shè)計者及使用者來講，應(yīng)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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