鉅大LARGE | 點擊量：648次 | 2023年11月16日
鋰電池不允許過充過放的原因是什么？
高壓危險區
界限A---------------保護線路過充保護電壓(4.35V)
高壓警戒區
界限B---------------鋰離子電池充電限制電壓4.20V
正常使用區
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
界限C---------------鋰離子電池放電終止電壓(2.75V)
低壓警戒區
界限D---------------保護線路過放保護電壓(2.3V)
低壓危險區
嚴格的講,把鋰離子電池的電壓充到高于界限B(4.20V)是過充.但是過充也有程度的大小.一般人認為在4.24V以下,可以不算是過充.或稱為"可接受"的微過充.
鋰離子電芯廠家的電池規格書上一般也標明了充電限制電壓是4.20V+/-0.04V.
在界限A和界限B之間的(高于4.24V,低于4.35V)這個區域,可以稱為中度過充.
處于這個電壓范圍的鋰離子電池,其放電容量會高于正常的鋰離子電池.
請看中度過充試驗數據
試驗條件是
電芯:GY383450.
標稱容量:550mAh.
標稱的充電限制電壓4.20V
充電制度:電壓低于充電限制壓時以1C(550mA)充電,電壓到達充電限制電壓后,維持電壓不變,電流逐漸減小到20mA后充電終止.這是常規的CC/CV充電模式.
放電制度:1C(550mA),放電終止電壓2.75V
以上制度完全參照國標執行.
我們可以嘗試改變了充電限制電壓,故意對這個試驗品進行過充.列出試驗表格如下:
循環次數充電限制電壓V充電容量mAh放電容量mAh與額定容量的比率%
第一次4.20V570565這個是額定容量
第二次4.30V610608108%
第三次4.20V569564100%
第四次4.35V633627112%
其中的第三次是為了進行比較,說明進行一次過充后,電池的額定容量幾乎沒有什么變化.
從中可以得到一個結論,過充可以提高電池的容量.
但是這個趨勢不是一致如此,當我把這塊鋰離子電池一直用4.35V的充電限制電壓繼續進行過充循環后.結論不是那么樂觀了.
第50次以后,電池容量為480mAh.已經是額定容量的85%了.而我以前對這個型號的電池進行正常循環的試驗時,在150次循環時其容量還在額定容量的88%以上.可見過充嚴重的縮短了電池的循環壽命.另外要提到的是,該過充的電池已經微微發鼓,原始厚度是3.84mm,50次循環以后其厚度是4.25mm.
由于在4.35V以上的電壓關于受到保護線路的鋰離子電池來說是不會到達的.所有廣大用戶經常碰到的是中度過充這個現象.許多不合格的蛋充(經常在上面有鎳氫和鋰離子檔位可以選擇)是過充的罪魁禍首.
那么高于4.35V的過充會是什么樣子呢.
我在做過充安全試驗的時候,都是把電池的保護線路去掉,然后以5.0V的電壓對鋰離子電池芯進行充電.
其結果是,3~4個小時以后,電池嚴重發鼓,
而且部分不合格的電芯發生爆炸現象。
在電子顯微鏡下，鋰電心負極為層狀結構，正極是一些有棱角晶體的堆積，形狀因陽極材料而異。
過放電的重要惡果是造成負極板層狀塌落。再充電時，限制了鑲嵌進負極板內鋰離子的數量和方便。
容量下降、內阻新增、壽命縮短并不可以恢復。
過充電更可怕！
電池達到全充滿狀態．負極由鋰離子的嵌入反應變成鋰金屬在負極表面的沉積，溶劑被氧化（由過充而引起的溶劑氧化放出的熱量遠遠高于可逆狀態下鋰離子與溶劑反應放出的熱量）：隨著電池溫度的升高，金屬鋰與溶劑、嵌鋰碳與溶劑的反應相繼發生，電池著火、爆炸。隨著電解液的分解，牯結劑與鋰金屬也能反應。
過充后，極片上到處都是針狀鋰金屬結晶，刺穿隔膜會發生微短路。輕則，加劇自放電；重則晶枝短路電流造成電池溫度急劇升高，電解液分解氣化。這種情形，不論是溫度過高使材料燃燒爆炸．還是外殼先被撐破，使空氣進去與鋰金屬發生激烈氧化，都是以燃燒爆炸收場。
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