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1 # 一郭粥
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鋰離子電池為什麼會鼓包呢?
我們不妨先看一下鋰電池的結構組成:
根據上圖我們看到鋰電池包括正極材料、負極材料、電解液、隔膜、電池保護板、正極耳、負極耳等,抽象圖示如下:
其中正極材料主要是鋰鹽,比如鈷酸鋰、錳酸鋰等;負極材料主要是石墨碳棒;電解液一般是聚酯化合物,如碳酸乙烯酯,作用是在正極和負極之間運輸電荷作用,具有較高離子導電率,與鋰電池的能量密度、迴圈壽命、功率密度以及安全性都有關係;隔膜主要是防止正負極短路,有微孔膜、複合膜等,可以允許鋰離子和自由電子透過,其他的則被隔離。對於鋰電池的保護板則主要用於電池充電時的過壓過流保護作用,電池保護板電路設計如下:
知道了鋰離子電池的結構組成以及相關作用以後,我們再聊一下鋰離子電池的充電原理:
對於鋰電池充電放電實際上是鋰離子的“嵌入”與“脫嵌”過程,如下圖示:
充電時鋰離子從正極脫離進入電解液透過隔膜嵌入到負極石墨上,而放電時則鋰離子從負極脫離,在經過電解液透過隔膜達到正極,屬於充電的逆過程,當然期間還有得失電子的過程。
透過上面的解說,我們很容易理解到電池容量實際上等效為電池包所含的電荷量。
那麼鋰電池為什麼會出現鼓包現象呢?原因實際上是比較簡單的,主要有四個因素導致:
1、過充導致電池鼓包:過度充電會導致正極材料的鋰離子全部跑到負極材料裡面,導致正極原本飽和的柵格發生變形垮塌,這也是鋰電池電量下降的一個主要原因。在這個過程中,由於負極的鋰離子越來越多,過度堆積使鋰離子出現結晶吸出,出現電池鼓包現象。
2、過放導致電池鼓包:鋰電池的SEI膜對負極材料有一定保護作用,使材料結構不容易崩塌,並且可以延長電池充放電迴圈壽命。但是SEI膜並非一成不變,在充放電過程中也會出現細微變化,主要是部分有機物會發生可逆變化。當電池過放時,SEI膜可能會出現可逆性破壞,那麼負極材料的SEI膜破壞後就會使得負極材料崩塌,從而形成鋰電池鼓包現象。
3、生產製造工藝問題:比如受限於鋰電池製造水平的問題,可能出現電極塗層不均勻,生產工藝比較粗糙而出現在鋰電池使用一段時間出現電池鼓包。
4、較低溫度充電導致電池鼓包:低溫環境下,不僅電池內阻急劇增大,而且電解液活性降低,導致手機放電特別快,電池容量也會減小。當電解液活性降低時,會隨著電池充放電出現SEI膜增厚,鋰離子在電極材料附近堆積,形成鋰凝結以及吸鋰現象,可能出現電極崩塌,導致電池出現鼓包。
當然溫度過高環境對鋰電池也是有害的,所以一般鋰電池的充電溫度最好控制在0℃~45℃,而放電溫度控制在-20℃~60℃之間最合適。因為溫度太低,會導致鋰離子和電解液不活躍,而溫度太高鋰離子又太過活躍,都會對鋰電池造成影響。
對於鋰電池最忌諱的是高低溫環境、過充過放、過壓過流幾個方面,但是目前主流手機廠商都對電池保護板設計進行了雙重防護,正常情況下不會出現過壓過流情況,也不會出現過充過放問題,當然如果使用者長時間不使用手機,也可能導致電池電壓降到2.4V左右以下。對於高低溫環境則手機系統軟體都有一軟體演算法監控,保證較低溫高和較高溫度下的充電安全,但是一般不建議在零下或者超過45℃環境下長時間對鋰電池進行充放電的,這樣是對電池有害的。
根據上述解說,相信大家對於鋰電池有了更系統和深刻的認識。
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3 # 森布拉大王
鋰電池出現鼓包可能是以下幾個原因造成的:
一、過充導致鋰電池鼓包
過度充電會導致正極材料裡的鋰離子全部跑到負極材料裡面,導致正極原本飽滿的柵格發生變形垮塌,在這個過程中,負極的鋰離子越來越多,過度堆積使得鋰原子長出樹樁結晶,使得電池發生鼓脹。這也是鋰電池包電量下降的一個主要原因。
二、過放導致的鼓包
SEI膜對負極材料會產生保護作用,使材料結構不容易崩塌,並且可以增加電極材料的迴圈壽命。在充放電過程中SEI膜會有少許的變化,主要是部分有機物會發生可逆的變化。電池過度放電後使得SEI膜發生可逆性破環,保護負極材料的SEI破壞後使得負極材料崩塌,從而形成鋰電池鼓包現象。
如果使用的充電器不符合要求,輕則使電池鼓包,重則出現安全事故,甚至爆炸都有可能。
三、生產製造工藝問題
鋰電池包製造中電極塗層不均勻,生產工藝比較粗糙,也有可能造成鋰電池鼓包。
因此手機鋰電池在製造完成後必須對其進行測試,外觀測試、安全性測試、可靠性測試、電化學測試等一項都不能少。為了提高鋰電池的測試效率,保證測試的穩定性,可用電池測試模組——彈片微針模組,作為手機鋰電池測試的連線媒介,主要是提供大電流傳輸和訊號的連線,能在1-50A的範圍內保持穩定的過流能力,連線可靠,效能穩定。
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電池鼓包的原因可能有三個:
1、電池製造水平的問題,電極塗層不均勻,生產工藝比較粗糙;
2、短路的劇烈反應,生成大量的熱,進而導致電解質分解氣化,電池就鼓起來了。;
3、另外電池長時間不用也會發生鼓包的現象,因為空氣在一定程度上是導電的,因此,放的時間過長就相當於電池的正負極直接接觸,進行了慢性的短路。
在這裡再給大家介紹一下鋰離子電池鼓包的解決方法。
1、請不要繼續使用鼓包電池,出現鼓包情況,儘量及時更換新的電池。儘量不要靠網上教的一些方法,來繼續使用電池。
2、平時,不要邊玩手機,邊充電。定期堅持電池的情況,以免出現危險的情況。
3、平時,充電的時候,注意充電器的選擇,比如,電池的額定充電電壓是3.7v,限制電壓4.2V,儘量,不要選擇超過這個電壓的充電器,能保持恆定電流最好。