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锂离子电池充放电保护方法有哪些?

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作者:深圳市东恒新能源科技有限公司来源:深圳市东恒新能源科技有限公司网址:http://www.szdongheng.com.cn

  锂离子电池供电设备的安全性是人们目前最为关注的问题,所以对其的保护就非常重要。锂离子电池的保护主要包括过充电保护、过放电保护、过电流及短路保护等。

  1.过充电保护

  当充电器对锂离子电池过充电时,为防止因温度上升所导致的内压上升,需终止充电状态。为此,保护器件需监测电池电压,当其到达电池过充电压时,即激活过充电保护功能,中止充电。

  2.过放电保护

  为了防止锂离子电池的过放电状态,当锂离子电池电压低于其过放电电压检测点时,即激活过放电保护,中止放电,并将电池保持在低静态电流的待机模式。

  3.过电流及短路保护

  当锂离子电池的放电电流过大或短路情况产生时,保护器件将激活过电流保护功能。

  锂离子电池安全性分析

  锂离子电池产生安全性问题可归结为 2大方面的原因 :一是锂离子电池自身特点决定的 ;二是由于突发事件或电池应用不当造成的。锂离子电池内部存在着一系列潜在的放热反应,这是诱发锂离子电池安全问题的根源。

  1.锂离子电池的自身原因

  锂离子电池自身特点是决定其安全性的根本因素[3-4]:①由于能量密度很高,锂离子电池很容易由于热失控导致不安全行为发生 ;②锂离子电池在过充时,由于正极材料脱锂,结构发生变化,使其具有强氧化能力 ;或者正极材料直接放出氧,使电解液中的溶剂发生强烈氧化 ;负极表面固体电解质界面(S E I)膜的分解,负极析出的金属锂与电解液的反应,这些过程放出的热量如果积累可能会引发热失控 ;③锂离子电池电解液大多为有机溶剂,主要成分为碳酸酯类,闪、沸点都很低,在 4.6V左右易被氧化,若出现泄漏等情况,容易引起电池着火,甚至燃烧和爆炸等 ;④锂离子电池中粘结剂的晶化、铜枝晶的形成以及活性物质剥落等均易造成电池内部短路,带来安全隐患。

  2.突发事件或滥用原因

  在一些突发事件如电池过充电、针刺穿透、挤压,以及高温环境等情况下,电极和有机电解液容易发生化学反应,如S E I膜的分解、有机电解液的氧化、还原,正极的分解,正极分解产生的氧气进一步与有机电解液反应等。这些反应产生的大量热量如果不能及时散失到周围环境中,必将导致热失控的产生,最终导致电池的燃烧和爆炸等。

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