锂离子电池安全特性及保养方法有哪些？
来源：宝鄂实业
2019-08-17 12:50
点击量：次
为了确保锂离子电池安全可靠的使用，专家们进行了非常严格、周密的电池安全设计，以达到电池安全考核指标。
（1）隔膜135℃自动关断保护
采用国际先进的Celgard2300pE-pp-pE三层复合膜。在电池升温达到120℃的情况下，复合膜两侧的pE膜孔闭合，电池内阻增大，电池内部升温减缓，电池升温达到135℃时，pp膜孔闭合，电池内部断路，电池不再升温，确保电池安全可靠。
（2）向电液中加入添加剂
在电池过充，电池电压高于4.2v的条件下，电液添加剂与电液中其他物质聚合，电池内阻大副增加，电池内部形成大面积断路，电池不再升温。
（3）电池盖复合结构
电池盖采用刻痕防爆结构，电池升温时，电池内部活化过程中所产生的部分气体膨胀，电池内压加大，压力达到一定程度刻痕破裂、放气。
本文将详细介绍锂离子电池的发展、电化学的最佳充电周期以及一些快速充电电路。本文还将解释加速充电的缺点，使工程师能够在下次设计充电器时做出明智的选择。
锂离子 (Li-ion) 电池背后的概念很简单，但仍然历经了四十多年的努力并投入大量研究资金，才开发出为当今大多数便携式产品可靠供电的技术。
最早的电池很脆弱，在充电期间容易过热，但是经过不断发展，这些缺点已被克服。尽管如此，为确保达到满电量，同时避免因过度充电而带来相关的永久性损坏风险，充电时仍然需要按照精确的方案来限制充电电流。好消息是，材料科学和电化学的最新发展提高了电池离子的迁移率。迁移率越高，充电电流越大，并能加快充电周期“恒流”部分的充电速度 。
得益于这些发展，配备最新一代锂离子电池的智能手机能够在 20 到 30 分钟内从约 20% 的电量充电至 70%。电池能快充至四分之三电量，这一技术吸引了时间有限的消费者，为支持安全快速充电的充电器开辟了一个市场领域。为应对此趋势，芯片供应商为设计人员提供了促进各种充电速率的 IC，以便加快锂离子电池的充电速率。虽然实现了更快的充电速率，但始终需要进行权衡。
便携式电源增强
锂离子电池基于插层化合物。这种材料具有层状晶体结构，可让锂离子从层迁移或驻留在层间。在锂离子电池放电期间，离子从负电极通过电解质移动到正电极，使电子在电路中沿相反方向移动，从而为负载供电。一旦负电极中的离子耗尽，电流就会停止流动。给电池充电会迫使离子在电解质中移回并将其自身嵌入负电极中，为下一个放电循环做好准备（图 1）。
锂离子电池的快速充电电路的特性分析
图 1：在锂离子电池中，锂离子从一个插层化合物移动到另一个插层化合物，而电子在电路中流动，从而为负载供电。（图片来源：Digi-Key）
如今的电池使用基于锂的插层化合物，例如正电极采用锂钴氧化物 (LiCoO2)，由于比高反应性纯锂稳定得多，因此也更安全。负电极则采用石墨（碳）。
虽然这些材料令人满意，但并不完美。每次离子移动时，一些离子会与电极发生反应，变成材料的固有部分，从而失去电化学反应能力。因此，随着自由离子的供应逐渐耗尽，电池寿命也在缩短。更糟糕的是，每个充电循环都会导致电极的体积膨胀。这会对晶体结构施加应力，并导致微观损伤，从而降低电极容纳自由离子的能力。而这样就会限制充电周期的次数。
