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解释锂电池的必要保护措施

解释锂电池的必要保护措施

来源:
2021/04/03 08:54
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【摘要】:

  必要的保护措施-

  锂是碱金属中最轻的,其原子序数为3,原子量为6.941。为了提高安全性和电压,科学家们开发了石墨和锂钴氧化物等材料来存储锂原子。这些材料的分子结构形成了微小的纳米级电池,可以用来存储锂原子。这样一来,即使外壳破裂,氧气进入,氧分子也太大,无法装入小电池,从而防止锂原子与氧气接触而爆炸。

  当充电电压超过4.2V时,锂电池开始二次使用。压力越大,风险越大。当锂电池超过4.2V时,只有不到一半的锂原子留在正极材料中,电池经常会崩溃,永久性地降低其容量。如果电池充满电,随后的锂金属就会积聚在材料的表面,因为负极电池已经充满了锂原子。这些锂原子从阴极表面向锂离子生长出树枝状晶体。这些锂晶体将通过膜片纸,使正极和负极短路。有时电池在短路发生之前就会爆炸。这是因为当电解质等物质被过度充电时,会分解产生气体,导致电池外壳或压力阀膨胀和爆炸,让氧气进入并与堆积在负极表面的锂原子发生反应,导致负极爆炸。

  因此,在锂电池充电时,必须考虑到电池的寿命、容量和安全性,设置电压上限。充电电压的最佳上限为4.2V。锂电池也必须在较低的电压限制下放电。当电池电压降至2.4V以下时,部分材料开始击穿。而且因为电池会自放电,电压越长越低,因此,最好不要放电到2.4V才停止。锂电池在3.0V到2.4V放电时只能释放约3%的容量。因此,3.0V是理想的放电截止电压。充放电时,除了限制电压外,还需要限制电流。当电流过大时,锂离子没有时间进入蓄电池,堆积在材料表面。

  当这些离子获得电子时,它们会在材料表面结晶出锂原子,这和给它们过度充电一样危险。如果电池盒坏了,它就会爆炸。因此,锂电池的保护至少应包括三个部分:充电电压上限、放电电压下限和电流上限。一般的锂电池组,除了锂电池外,还会有保护板,保护板重要的是提供这三种保护。然而,这三种保护板的保护明显不够,世界各地锂电池爆炸事故仍然频繁发生。为了保证电池系统的安全,必须对电池爆炸的原因进行更仔细的分析。

 

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