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锂电池过充和过放电有哪些影响?
摘要:锂电池过充和过放电有哪些影响?
过充电的影响
温度和电压的快速上升:研究表明,当锂电池的SOC(State of Charge)超过100%时,电池温度会迅速上升。例如,在18650磷酸铁锂电池的测试中,当SOC达到113%时,温度从25℃快速上升至102℃,电压也达到20V。
电解液分解和热失控:过充电会导致电解液分解,负极锂沉积,电阻增大,电极材料结构变化,甚至可能引发热失控现象。例如,钴酸锂电池在过高电压下会导致SEI膜过度生长,消耗锂离子,造成容量损失。
容量损失:过充电会导致电池内阻增大,并且可能由于SEI膜的过度生长消耗锂离子,造成容量损失。
过放电的影响
内压升高和活性物质破坏:过放电会使电池内压升高,正负极活性物质的可逆性受到破坏,电解液分解,负极锂沉积,电阻增大。即使充电也只能部分恢复,容量也会有明显衰减。
容量衰减和结构变化:过放电会导致电池容量衰减,特别是在深度放电情况下,如LiFePO4/石墨体系电池在过放电至1.5V、1.0V时容量衰减约为5%。此外,过放电还会导致负极铜箔溶解,金属铜枝晶可能刺穿隔膜,引起正负极短路。
气体生成和电池膨胀:过放电时,由于Li+的过度脱出引起SEI膜的分解及再生,同时生成CO2等气体,导致电池膨胀。
综合影响
过充电和过放电都会对锂电池的寿命和安全性产生负面影响。过充电可能导致电池温度和电压急剧上升,电解液分解,热失控等问题;而过放电则会导致内压升高,活性物质破坏,容量衰减,甚至电池膨胀和短路风险。