欢迎光临广东高格科技仪器设备有限公司网站!

在线留言| 联系我们| 网站地图

广东高格科技仪器设备有限公司
高格仪器-品质保障-专注精密品管检测仪器

全国咨询电话:
0769-85885105


什么是电池过充以及其产生的危害

文章出处:高格官网责任编辑:高格小编作者:高格科技人气:发表时间:2022-02-16 10:39:27 【

相信很多电池厂商客户都用到电池过充防爆试验箱,那什么是电池过充以及会产生什么危害?

电池过充指电池在充满规定电量或达到截止电压,仍继续充电的现象,电池过充存在非常严重的危害,从小的说,损伤电池性能,造成正极材料结构坍塌变形,正极电位过高也会氧化电解液,进而导致产气增多,内压增大,负极会形成锂枝晶,SEI破坏,电池使用寿命缩减;从大的讲,如果电池内部温升过高,会融化隔膜,发生内短,甚至爆炸,电动车由于充电引发的事故不胜枚举,就在上个月就有一起典型的新能源车充电自燃事故;从冒烟到着火,短短20秒!
 
2、电池过充的历程
结合电池电压、温度、内阻、正负极电位变化说明其过程。
第一阶段(SOC1-1.2):电池电压稳定上升,超过截止电压,现阶段电池没有明显副反应发生,由于正极和负极的设计容量大,电池的温度和内阻增加很小;
第二阶段(SOC1.2-1.4):电池内部会发生副反应,在正极,Mn在高电位条件下开始在溶解,电解质也被氧化,同时,当石墨负极充满嵌锂后,金属锂开始沉积在负极表面,负极电位低于0V,约为-0.0058V,此后几乎保持不变,电池电压完
全由正极控制,沉积的锂将与溶剂反应,使SEI膜变厚,导致内阻增大,温度开始缓慢升高;
第三阶段(SOC1.4-1.6):电池温升加快,并开始发鼓,电解
液分解加剧,产生大量的热和气体,负极锂枝晶持续生长,SEI被破坏溶解,然后与石墨、电解液反应,电池电压达到5.2V峰顶后开始下降;
第三阶段(SOC>1.6):隔膜收缩变形,电池发生内短,温度急剧升高,出现热失控现象,内压急剧增大,壳体破裂。
(1)、过充与温度的关系
首先无论什么温度下,正负极表面都会发生副反应,数据表面,在30℃下过充,负极表面形成锂枝晶,而在50℃下,高温促进了负极表面电解液与金属锂的副反应,消耗了从正极来的锂,总结起来,就是过充的环境温度越高,负极界面锂枝晶的生成量越少,而与电解液的副反应越多。
 
(2)、过充与施加电流的关系
通过设置不同的充电电流大小循环过充测试,验证过充时充电电流对电池的影响,从下图的电压曲线上来讲,0.5C的电压曲线重叠性最差,每5次循环后容量都有明显的减小,2C电流下容量几乎没有衰减。充电电流越大,前期电池温升也越高,导致充电末期温度不会上升太高,放电开始点温度也很高,电池一直处于温度较高的环境中。
3、电池过充的危害
过充对电池正极的影响,不同的正极材料在过充热失控下的释氧速率是不同的,导致不同核壳结构。
随着截止上限电压的增加,与新鲜的NCM正极材料相比,过充之后,颗粒粒径明显变大,作者认为这是由于在高电压下电解液的氧化产物依附在颗粒表面造成的,此外导致极片的孔隙率明显下降,截止电压越高,该现象越明显。
过充对电池负极的影响
采用原位中子衍射技术监测负极材料在过充过程的状态特征,在电压升到4.3V,发现出现LiC6,当过充达到4.6V时,其他锂碳化合物全部转化为LiC6,搁置1h后,电池电压降到4.5V,在随后的放电过程中以及结束时期,负极始终存在LiC12、LiC18和石墨,而正常非过充电池,在放电末期只存在石墨相,说明过程对负极的嵌锂状态造成不可逆转的改变
在过充过程中,与新鲜的负极片对比,可以发现,负极颗粒表面被一层物质覆盖,作者认为是SEI多次溶解重构导致的增大增厚造成的,此外还发现在颗粒表面,特别是4.5V截止电压的,存在明显的小颗粒,这是从正极物质离子,穿过SEI,沉积在负极表面造成的,EDS结果也证明该推断。
过充除了会对正负极造成不可逆转的损害之外,还会导致隔膜收缩、电池发鼓、发热等现象。
 

此文关键字:电池过充,防爆试验箱,广东高格科技仪器设备