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2021-09-22 点击量:272次
锂离子电池特性
锂是化学周期表上直径最小也最生动的金属。体积小以是容量密度高,广受斲丧者与工程师欢迎。但是,化学特性太生动,则带来了极高的伤害性。锂金属袒露在气氛中时,会与氧气孕育发生剧烈的氧化回声而爆炸。为了提升平静性及电压,科学家们发明确用石墨及钴酸锂等质料来储存锂原子。这些质料的分子结构,形成了奈米等级的微小储存格子,可用来储存锂原子。这样一来,纵然是电池外壳破裂,氧气进入,也会因氧分子太大,进不了这些微小的储存格,使得锂原子不会与氧气打仗而制止爆炸。
锂离子电池的这种原理,使得人们在得到它高容量密度的同时,也到达平静的目的。锂离子电池充电时,正极的锂原子会丧失电子,氧化为锂离子。锂离子颠末电解液游到负极去,进入负极的储存格,并得到一个电子,还原为锂原子。放电时,整个步调倒过来。为了戒备电池的正负极直接碰触而短路,电池内会再加上一种拥有众多细孔的隔膜纸,来戒备短路。好的隔膜纸还可以在电池温度过高时,自动关闭细孔,让锂离子无法穿越,以自废武功,戒备伤害孕育发生。
掩护步调:锂离子电池电芯过充到电压高于4.2V后,会开始孕育发生副用途。过充电压愈高,伤害性也随着愈高。锂电芯电压高于4.2V后,正极质料内剩下的锂原子数量不到一半,此时储存格常会垮失,让电池容量孕育发生永世性的降落。要是承继充电,由于负极的储存格已经装满了锂原子,后续的锂金属会聚集于负极质料外貌。这些锂原子会由负极外貌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。偶尔在短路孕育发生前电池就先爆炸,这是由于在过充进程,电解液等质料会裂解产使气体,使得电池外壳或压力阀鼓涨破裂,让氧气进去与聚集在负极外貌的锂原子回声,进而爆炸。因此,锂离子电池充电时,肯定要设定电压上限,才可以同时两全到电池的寿命、容量、宁静静性。最理想的充电电压上限为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,部分质料会开始被破坏。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才制止。锂离子电池从3.0V放电到2.4V这段时期,所开释的能量只占电池容量的3%左右。因此,3.0V是一个理想的放电制止电压。充放电时,除了电压的限定,电流的限定也有其须要。电流过大时,锂离子来不及进入储存格,会聚集于质料外貌。这些锂离子得到电子后,会在质料外貌孕育发生锂原子结晶,这与过充相同,会造成伤害性。万一电池外壳破裂,就会爆炸。因此,对锂离子电池的掩护,至少要包括:充电电压上限、放电电压下限、及电流上限三项。相同通常锂离子电池组内,除了锂离子电池芯外,都市有一片掩护板,这片掩护板紧张即是供应这三项掩护。但是,掩护板的这三项掩护显然是不够的,举世锂离子电池爆炸事故还是频传。
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