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电池知识

电池充不进电的问题有哪两种类型?电池充不进电的原因与解决办法

来源:宝鄂实业    2019-05-04 22:55    点击量:

    市场上主要有两种充电电池镍氢电池和锂离子电池,人们关注的电池充不进电的问题大抵是针对这两种类型的。同一类型和规格的电池又可以通过并联、串联和混联组成不同电芯数目的组合电池,作为一个普遍现象,人们希望了解电池及电池组充不进电的背后原因进而寻求解决之道。

 

      电池充不进电的原因从大的方面来说,可以分为电池自身固有的内部原因和电池实施充电的外部原因。锂离子电池以其更优越的性能正在逐步占领镍氢电池的原有市场,所以,这里以锂电池充电为主进行说明,有区别的地方提到镍氢电池。

 

      电池充不进电的内因有:

 

      1、电池零电压或者组合电池中有零电压电池。电池零电压要么本身就是不合格品,出厂时就没有达到相应的标称容量和电压值,要么属于寿终正寝,因长期使用,容量耗尽,电压降而为零。

      考虑到锂电池经过长期搁置,如一年以上,也可能以自放电的形式把电量放尽从而使电压为零,现在的锂电池保护方案在设计上要求电池零电压时也能充进电。因而,对于电池零电压有两种区别:一种是能够充电继续使用的,另一种是以完全没有使用价值的;换句话说,前者容量损失是可逆的,而后者是不可逆的。充不进电的零电压电池如果不幸设计到锂电池组中,就可能通过保护芯片把零电压信号传导到电池组中,从而关断MOSFET,使电池组无法充电。

 

      2、电池组连接错误。这种情况出现的可能性较小,因为充电电池或电池组出厂时一般都要求全检,正规厂家的电池出现这种情况除非是某批电池出厂时没有全检,而恰恰连接错误的电池组就在未检之列。当然,对于非正规厂家出品或者个人组装则另当别论,出现连接错误并不能完全杜绝。相对来说,镍氢电池组全检率低些,这种错误的概率可能会大一点。

      3、内部电子元件、保护电路出现异常。这种情况大抵是电池用久后出现的,电子元件的老化、脱落均会导致电池充电出现异常,尤其是集成到保护电路的电子元件出现上述情况后会直接影响到电路的保护功能的发挥,从而不能正确指导充电过程。

 

      充电行为中导致充不进电的外部原因有:

 

     1、充电器与电池不配套,特别是不配套的充电器与锂电池充电电流设计的差异会导致充电时瞬间电流过大,锂电池实施过流保护中止充电。解决这种不配套特别是注意不要把镍氢充电器与锂电充电器混用,有些万能充电器也尽量不要“万能”使用。

 

      2、充电设备故障,无输出电压。出现这种情况,只需要把电池放到另一个同型号的充电器上充电即可。

 

      3、不适宜的充电环境,充电器和充电电池都有自己的工作环境,越过了两者中任何一个限定条件,不论是高温还是低温都会令充电无法进行。

 

      解决电池充不进电问题无外乎诊断和治疗。诊断的秩序是先外因后内因,因为充电方法出现的问题只要改正就行了,而内因则需要专业的电池知识和电池检测设备才能得出正确结论,在自己不能解决的情况下,可以拿到专业的维修网点进行维护。
循环性能对锂离子电池的重要程度无需多言,就宏观来讲,更长的循环寿命意味着更少的资源消耗,因而,影响锂离子电池循环性能的因素,是每一个与锂电行业相关的人员都不得不考虑的问题。

 
      1、水分
      过多的水分会与正负极活性物质发生副反应、破坏其结构进而影响循环,同时水分过多也不利于SEI膜的形成,但在痕量的水分难以除去的同时,痕量的水也可以一定程度上保证电芯的性能。
 
      2、正负极压实
      正负极压实过高,虽然可以提高电芯的能量密度,但是也会一定程度上降低材料的循环性能,从理论来分析,压实越大,相当于对材料的结构破坏越大,而材料的结构是保证锂离子电池可以循环使用的基础;此外,正负极压实较高的电芯难以保证较高的保液量,而保液量是电芯完成正常循环或更多次的循环的基础。
 
      3、测试的客观条件
      测试过程中的充放电倍率、截止电压、充电截止电流、测试中的过充过放、测试房温度、测试过程中的突然中断、测试点与电芯的接触内阻等外界因素,都会或多或少影响循环性能测试结果,另外,不同的材料对上述客观因素的敏感程度各不相同,统一测试标准并且了解共性及重要材料的特性应该就足够日常工作使用了。
 
      4、负极过量
      负极过量的原因除了需要考虑首次不可逆容量的影响和涂布膜密度偏差之外,对循环性能的影响也是一个考量,对于钴酸锂加石墨体系而言,负极石墨成为循环过程中的"短板"一方较为常见,若负极过量不充足,电芯可能在循环前并不析锂,但是循环几百次后正极结构变化甚微但是负极结构被破坏严重而无法完全接收正极提供的锂离子从而析锂,造成容量过早下降。
 
      5、涂布膜密度
      单一变量的考虑膜密度对循环的影响几乎是一个不可能的任务,膜密度不一致要么带来容量的差异、要么是电芯卷绕或叠片层数的差异,对同型号同容量同材料的电芯而言,降低膜密度相当于增加一层或多层卷绕或叠片层数,对应增加的隔膜可以吸收更多的电解液以保证循环,考虑到更薄的膜密度可以增加电芯的倍率性能、极片及裸电芯的烘烤除水也会容易些,当然太薄的膜密度涂布时的误差可能更难控制,活性物质中的大颗粒也可能会对涂布、滚压造成负面影响,更多的层数意味着更多的箔材和隔膜,进而意味着更高的成本和更低的能量密度,所以,评估时也需要均衡考量。
 
      6、材料种类
      材料的选择是影响锂离子电池性能的第一要素,选择了循环性能较差的材料,工艺再合理、制成再完善,电芯的循环也必然无法保证;选择了较好的材料,即使后续制成有些许问题,循环性能也可能不会差的过于离谱,从材料角度来看,一个全电池的循环性能,是由正极与电解液匹配后的循环性能、负极与电解液匹配后的循环性能这两者中,较差的一者来决定的,材料的循环性能较差,一方面可能是在循环过程中晶体结构变化过快从而无法继续完成嵌锂脱锂,一方面可能是由于活性物质与对应电解液无法生成致密均匀的SEI膜造成活性物质与电解液过早发生副反应而使电解液过快消耗进而影响循环。在电芯设计时,若一极确认选用循环性能较差的材料,则另一极无需选择循环性能较好的材料,浪费。
 
      7、电解液量
      电解液量不足对循环产生影响主要有三个原因,一是注液量不足,二是虽然注液量充足但是老化时间不够或者正负极由于压实过高等原因造成的浸液不充分,三是随着循环电芯内部电解液被消耗完毕。第三点,正负极特别是负极与电解液的匹配性的微观表现为致密且稳定的SEI的形成,而右眼可见的表现,既为循环过程中电解液的消耗速度,不完整的SEI膜一方面无法有效阻止负极与电解液发生副反应从而消耗电解液,一方面在SEI膜有缺陷的部位会随着循环的进行而重新生成SEI膜从而消耗可逆锂源和电解液。不论是对循环成百甚至上千次的电芯还是对于几十次既跳水的电芯,若循环前电解液充足而循环后电解液已经消耗完毕,则增加电解液保有量很可能就可以一定程度上提高其循环性能。