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      電池膨脹損壞

      來源:http://www.infobolsos.com/news/5.html    發布時間:2020-04-03    點擊:800

        外殼特性

        鋰,原子序數3,原子量6.941,是最輕的堿金屬元素。為了提升安全性及電壓,科學家們發明了用石墨及鈷酸鋰等材料來儲存鋰原子。這些材料的分子結構,形成了納米等級的細小儲存格子,可用來儲存鋰原子。這樣一來,即使是電池外殼破裂,氧氣進入,也會因氧分子太大,進不了這些細小的儲存格,使得鋰原子不會與氧氣接觸而避免爆炸。

        保護措施

        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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