解答:锂电池过冲有危险性吗?

2018-05-13      4996 次浏览

  随着全球节能环保的的提倡,锂电池的使用渐渐要代替传统铅酸电池的使用。锂电池具有节能环保,污染率低,寿命更长,重量更轻,无记忆等多种优势。那么有消费者要问到小编,锂电池可以过充吗?过充危险吗?


  对于LIB,过充电造成的影响更严重。原因在于过充电会造成两个大问题。一个是超过负极锂容量(理论容量,石墨为372mAh/g)的锂将转化为金属锂,以枝晶状析出。这有可能造成内部短路。


  另一个是正极会产生反应性非常强的氧气。如果氧气与LIB内的电解液、锂和碳的化合物结合,也就是发生氧化反应,可能会导致发热和着火。


  下面以正极的代表性物质钴酸锂(LiCoO2)为例,来详细解释一下其中的原因。LiCoO2的结构是在氧化钴(CoO2)层之间插入锂。充电时,锂将脱离正极,向负极移动。锂脱离后,“空房子”(空隙)将会增加。钴(Co)会趁虚而入,钻进这些“空房子”寄住。随着充电的进行,“空房子”越多,或是温度越高,钴越容易发生移动。钴移动到锂曾经的地盘后,之前与钴组成CoO2的氧将失去伙伴,也从正极脱离。


  这些氧是以原子状态单独存在的“初生态氧”,反应性非常强,与任何物质都很容易发生反应注1)。LIB中含有容易氧化的电解液、锂和碳的化合物,这些物质会与氧结合,导致发热和着火。


  注:空气中的氧是原子结合形成的氧气(02)(键位占满),反应性不强。如果反应性强,生物在呼吸时,肺就会与氧气发生反应并灼伤,无法生存。我们必须感谢氧气不具备强反应性。


  “初生态氧”会在怎样的条件下产生?我们以Li1-xCoO2的x为参数,通过利用热质量分析法检测改变温度时的质量变化,对相关条件进行了研究。结果显示,x越大,也就是充电进度越大,质量开始减少的温度越低,减少量越大。质量减少是氧脱附的表现。而且我们还发现,充电进度越大(x越大),脱附的氧越多,氧脱附发生的温度越低。也就是说,要想抑制“初生态氧”产生,不在超过规定的电压下充电(避免过充电)、电池不升温注2)是必需条件。为满足这些条件,组装企业等LIB的使用者必须小心谨慎。


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