锂离子电池充电时,正极的锂原子会损失电子,氧化为锂离子。锂离子经由电解液游到负极去,进入负极的贮存格,并取得一个电子,还原为锂原子。放电时,整个程序倒过来。为了防止电池的正负极直接碰触而短路,电池内会再加上一种具有很多细孔的隔膜纸,来防止短路。好的隔膜纸还能够在电池温度过高时,自动封闭细孔,让锂离子无法穿越,以自废武功,防止风险发生。
维护措施
锂离子电池芯过充到电压高于4.2V后,会开端发生副用途。过充电压愈高,风险性也跟着愈高。锂电芯电压高于4.2V后,正极资料内剩下的锂原子数量不到一半,此时贮存格常会垮掉,让电池容量发生永久性的下降。假如持续充电,因为负极的贮存格已经装满了锂原子,后续的锂金属会堆积于负极资料外表。这些锂原子会由负极外表往锂离子来的方向长出树枝状结晶。这些锂金属结晶会穿过隔膜纸,使正负极短路。
有时在短路发生前电池就先爆破,这是因为在过充进程,电解液等资料会裂解发生气体,使得电池外壳或压力阀鼓涨决裂,让氧气进去与堆积在负极外表的锂原子反响,进而爆破。因而,锂离子电池充电时,一定要设定电压上限,才能够一起兼顾到电池的寿命、容量、和安全性。最抱负的充电电压上限为4.2V。锂电芯放电时也要有电压下限。当电芯电压低于2.4V时,部分资料会开端被损坏。又因为电池会自放电,放愈久电压会愈低,因而,放电时最好不要放到2.4V才停止。锂离子电池从3.0V放电到2.4V这段期间,所释放的能量只占电池容量的3%左右。因而,3.0V是一个抱负的放电截止电压。
充放电时,除了电压的约束,电流的约束也有其必要。电流过大时,锂离子来不及进入贮存格,会聚集于资料外表。这些锂离子取得电子后,会在资料外表发生锂原子结晶,这与过充相同,会形成风险性。万一电池外壳决裂,就会爆破。
因而,对锂离子电池的维护,至少要包括:充电电压上限、放电电压下限、及电流上限三项。一般锂离子电池组内,除了锂离子电池芯外,都会有一片维护板,这片维护板重要就是供给这三项维护。可是,维护板的这三项维护显然是不够的,全球锂离子电池爆破事件还是频传。要保证电池系统的安全性,有必要对电池爆破的原因,进行更仔细的分析。