為什么鋰離子電池會(huì )膨脹？鋰離子電池膨脹原因分析

前兩天有位客戶(hù)找我問(wèn)到了電池的問(wèn)題。據他說(shuō)，他在圣誕節購買(mǎi)了一架無(wú)人機，最近拿出來(lái)玩，卻發(fā)現無(wú)法正常工作了。

在他發(fā)來(lái)的圖片中，那一張非常腫的鋰離子袋式電池的照片引人注意。鋰離子電池確實(shí)需要每隔幾個(gè)月進(jìn)行一次定期充放電，如果存放太久而不使用，則您就會(huì )看到如下圖所示一個(gè)的電池。

鋰離子電池膨脹的原因有很多種，但是某種程度上，深放電膨脹和與這種電池充電相關(guān)的危害似乎被低估了。

鋰離子電池膨脹的常見(jiàn)原因：

①過(guò)充電會(huì )加速電極和電解質(zhì)之間的寄生反應，并釋放熱量和氣體。

②電池質(zhì)量差和或者電路設計問(wèn)題，陽(yáng)極與陰極的化學(xué)計量比低，顆粒污染。

③電池組裝過(guò)程中或產(chǎn)品應用過(guò)程中對電極造成的機械損壞。

④溫度過(guò)高（請勿將電池放在太陽(yáng)暴曬的車(chē)內）。

⑤電池深度放電。

任何會(huì )增加電池自放電率的東西都是不好的（包括較差的制造質(zhì)量和受熱），并使您的電池更快地進(jìn)入深度放電狀態(tài)。

下面的CT掃描顯示由于深放電而產(chǎn)生的放氣導致果凍變形嚴重?？梢韵胂?，這種電池不能很好地工作。

深度放電膨脹引起的電池的CT掃描（圖片由DfR Solutions提供）

深度放電還會(huì )造成安全隱患。當鋰離子電池進(jìn)入深度放電狀態(tài)時(shí)，它處于高度脫嵌的狀態(tài)（“插入”一詞表示插入晶格中的各層之間）。在鋰離子電池中，陽(yáng)極和陰極都具有“氣孔”，以便鋰離子來(lái)回穿梭。當電池深度放電時(shí)，陽(yáng)極上的保護鈍化層（稱(chēng)為固體電解質(zhì)中間相（SEI）層）分解，新的電極和電解質(zhì)表面接觸并形成新的SEI層。所有這些反應導致氣體形成。

鋰離子電池中的深放電機理

負極上的銅集電器會(huì )開(kāi)始溶解，如上圖所示。重新充電后，這些銅離子會(huì )沉積在電極或隔板表面，從而可能導致銅短路和熱失控的危險（爆炸）。

這種深度放電的電池不應充電，設備制造商必須在電池保護系統中實(shí)施深度放電電壓截止。這可以包括恒流充電，直到在給定時(shí)間內達到某個(gè)閾值電壓為止，然后逐漸增加充電。在給定的時(shí)間內未能達到電壓閾值，會(huì )將電池分類(lèi)為損壞電池并關(guān)閉，從而無(wú)法使用。

我們應該采取什么措施來(lái)防止電池鼓脹？不要在無(wú)法保證電池質(zhì)量的廠(chǎng)商購買(mǎi)便宜的電池。請勿購買(mǎi)未提供足夠保護的售后充電器。請勿將電池暴露在高溫下。最后，現在的鋰電產(chǎn)品大多是隨性使用，隨時(shí)充隨時(shí)用，無(wú)需固定充電時(shí)間和使用，對于長(cháng)期不使用的產(chǎn)品，請記得定期充電。

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