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保定市滿城區聯東U谷22號樓過充是目前鋰電池安全測試中較難通過的一項,因此有必要了解過充的原理及目前防過充的措施。
輕微的過充不會導致熱失控,但會引起容量衰減。研究發現NCM/LMO混合材料為正極的電池過充時,SOC低于120%,容量沒有明顯的衰減,SOC高于130%時容量會衰減顯著。
目前解決過充問題的大致有以下幾種方法:
1、BMS中設置保護電壓,通常保護電壓要低于過充時的峰值電壓;
2、通過材料改性(如材料包覆)提高電池的抗過充能力;
3、在電解液中添加抗過充添加劑;
4、電壓敏感膜的使用,電池發生過充時,膜電阻顯著降低,起到分流作用;
5、在方形鋁殼電池中使用OSD、CID設計,目前是通用的防過充設計。軟包電池則無法實現類似設計。
鋰電池過充大致可分為4個區域,每個區域的特征如下:
I區
1、電池電壓緩慢上升。鈷酸鋰正極脫鋰超過60%,在負極側析出金屬鋰。
2、電池鼓脹,可能是由于電解液在正極側高壓氧化。
3、溫度基本穩定,略有上升。
II區
1、溫度開始緩慢升高。
2、在80~95%范圍內,正極阻抗增大,電池內阻增加,但在95%有所減小。
3、電池電壓超過5V,達到最高。
III區
1、大約在95%,電池溫度開始快速升高。
2、從大約95%開始,直到接近100%,電池電壓稍稍下降。
3、當電池內部溫度達到大約100℃,電池電壓急劇下降,可能是溫度升高致電池內阻降低所引起的。
IV區
1、電池內部溫度高于135℃,PE隔膜開始融化,電池內阻快速升高,電壓達到上限(~12V),電流降至一個較低的值。
2、在10-12V之間,電池電壓不穩定,電流也有波動。
3、電池內部溫度快速升高,電池破裂前溫度上升到190-220℃。