本帖最后由 henterxing 于 17-12-22 19:19 编辑 Li-ion只是锂离子电池的英文缩写,包涵所有。 LIPO(锂离子聚合物电池) 电解液为胶状、固态或半固态的锂离子电池, 多为矩形; 使用胶态或固态聚合物取代液态有机溶剂电解液的好处,一是聚合物可以做成任意形状适配不同的设备,适应能力高,设备的工业设计自由度就有保证。二是聚合物状态的电解液安全性更高:液体电解液在短路、处于高温高压的极端条件下是会爆炸的,聚合物则只会膨胀、鼓出来,直到撑破外壳才发生剧烈燃烧。 适合RC的原因估计是: 1.Li-ion 单体电池的工作电压高达3.6-3.8V, 2.Li-ion(能量密度高,使用石墨烯以后更高)比能量大,目前能达到的实际比能量为100-115Wh/kg和240-253Wh/L(2倍于Nl-Cd,1.5倍于Ni-MH),未来随着技术发展,比能量可高达150Wh/kg和400Wh/L3) , 3.Li-ion循环寿命长,一般均可达到500次以上,甚至1000次. 4.LIPO 充放电倍率高,即充电快 ,放电电流大;充放电效率也与C(倍率)相关,在0.2C条件下,聚合物锂电池的充放电效率应该在99.8%。 但有一下缺点: 过充:电池过充将破坏正极结构而影响性能和寿命;同时过充使电解液分解,内部压力过高而导致漏液 发胀等问题; 过放:过放会导致活性物质的恢复困难。 1, 过充电 锂电池芯过充到电压高于 4.2V 后,会开始产生副作用。过充电压愈高,危险性也跟着愈高。锂电芯电压 高于 4.2V 后, 正极材料内剩下的锂原子数量不到一半,此时储存格常会垮掉,让电池容量产生永久性的下降。 如果继续充电,由于负极的储存格已经装满了锂原子,后续的锂金属会堆积于负极材料表面。这些锂原子会由负极表面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 发生前电池就先爆炸,这是因为在过充过程,电解液等材料会裂解产生气体,使得电池外壳或压力阀鼓涨破 裂,让氧气进去与堆积在负极表面的锂原子反应,进而爆炸。因此,锂电池充电时,一定要设定电压上限,才可以同时兼顾到电池的寿命、容量、和安全性。最理想的充电电压上限为 4.2V。 2, 过放电 锂电芯放电时也要有电压下限。 当电芯电压低于 2.4V 时, 部分材料会开始被破坏。 又由于电池会自放电,放愈久电压会愈低,因此,放电时最好不要放到 2.4V 才停止。锂电池从 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。因此,3.0V 是一个理想的放电截止电压。与过充电是一个完全相反的过程。 3, 过电流 过电流通常指带保护板的情况下会过电流,由于保护板对过电流值有明确的要求,当超过某一电流值后,正常情况下,保护板会切断电路。如果保护板末能切断电路,则电芯会持续过电流,且产生剧烈的过热反应。电流过大时,锂离子来不及进入储存格,会聚集于材料表面。这些锂离子获得电子后,会在材料表面产生锂原子结晶,这与过充一样,会造成危险性。万一电池外壳破裂,就会爆炸。 4, 短路 外部短路 外部短路是指电芯的外部,包含了电池组内部绝缘设计不良等所引起的短路。 当电芯外部发生短路,电子组件又未能切断回路时,电芯内部会产生高热,造成部分电解液汽化,将电 池外壳撑大。当电池内部温度高到 135 ℃时,质量好的隔膜纸,会将细孔关闭,电化学反应终止或近乎终止,电流骤降,温度也慢慢下降,进而避免了爆炸发生。但是,细孔关闭率太差,或是细孔根本不会关闭的隔膜纸,会让电池温度继续升高,更多的电解液汽化,最后将电池外壳撑破,甚至将电池温度提高到使材料燃烧并爆炸。 内部短路 内部短路主要是因为铜箔与铝箔的毛刺穿破隔膜,或是锂原子的树枝状结晶穿破膈膜所造成。这些细小的针状金属,会造成微短路。由于,针很细有一定的电阻值,因此,电流不见得会很大。铜铝箔毛刺系在生产过程造成,可观察到的现象是电池漏电太快,多数可被电芯厂或是组装厂筛检出来。而且,由于毛刺细小,有时会被烧断,使得电池又恢复正常。因此,因毛刺微短路引发爆炸的机率不高。(这样的说法,可以从各电芯厂内部都常有充电后不久,电压就偏低的不良电池,但是却鲜少发生爆炸事件,得到统计上的支持。)因此,内部短路引发的爆炸,主要还是因为过充造成的。因为,过充后极片上到处都是针状锂金属结晶,刺穿点到处都是,到处都在发生微短路。因此,电池温度会逐渐升高,最后高温将电 解液气体。这种情形,不论是温度过高使材料燃烧爆炸,还是外壳先被撑破,使空气进去与锂金属发生激烈氧化,都是爆炸收场。 但是过充引发内部短路造成的这种爆炸,并不一定发生在充电的当时。有可能电池温度还未高到让材料燃烧、产生的气体也未足以撑破电池外壳时,消费者就终止充电。这时众多的微短路所产生的热,慢慢的将电池温度提高,经过一段时间后,才发生爆炸。 文字搬运工就是我。 |
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