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电池知识

锂电池实际寿命达不到理论寿命的程度是什么原因?

来源:宝鄂实业    2019-05-09 17:25    点击量:

 一般来说,锂离子电池的寿命在电池做成成品的那一刻就已经决定了,电池的寿命是由其材料和结构的专一特性决定的,仅仅根据材料和结构来计算出的电池寿命称为理论寿命,但工作中的锂电池往往表现为实际寿命,一般会少于理论寿命。实际寿命达不到理论寿命的程度是由容量的非工作损耗造成的。

 

  这种非工作损耗受下面因素的影响:

 

  1、锂离子电池的副反应,

 

  2、锂离子电池活性物质的不可逆消耗,

 

  3、对大型锂离子电池而言,电池工作电流大,散热慢,容易对电池结构造成破坏。

 

  4、如果对锂电池附加安全保护措施,需要由锂电池提供的电量来维护。

 

  锂电池容量的减损在锂电池充电、放电和自放电过程中表现出来:

 

  1、随着循环次数的增加,充电时间减少。锂电池的充电平台在3.7V~4.2V,该阶段充入容量占总充电量的90%以上,随着循环次数增加,电压上升速度加快,充电容量减少。

 

  2、锂电池的放电平台在4.1V~3.6V,该阶段放电容量占到总容量的90%以上,随着循环次数的增加,锂电池的放电平台降低,放电容量亦随之降低。

 

  3、锂电池自放电的电量占锂电池总电量的比例随着循环次数的增加而加大,但使锂电池放电平台加速降低。

 

  锂离子电池的寿命减少表现为容量衰退的特点说明:锂电池的寿命终归是有限的,这与任何事物的发展都要是一样的,容量衰退是量变到质变的一种表现形式。从这种表现中可以看出,延长锂电池寿命的方法无疑都从科学充放电和减少自放电的角度来考虑,在使用过程中的损耗会直接影响到电池的寿命。

 因锂电池引起手机爆炸的恐慌心理总是让人们在事情过去后还心有余悸,包括戴尔、苹果这样的全球品牌也有过类似的尴尬情况。这使人们不得不考虑一个问题:锂电池的爆炸是不可避免的的吗?

 

  手机、笔记本等所用的是锂离子电池,所谓锂离子电池就是靠锂离子在正负极间的运动来实现电量供应和释放的装置,它要求锂离子在正负极间进行穿梭运动时不能附加其它影响因素,即干净地运动。从理论上来说,这种设计是完全可以实现的,但在实践过程中,由于锂离子电池是敏感性极强的产品,任何一点异常的情况都可能导致电池出现问题。

 

  所有的锂电池爆炸都是由短路引起的,引起短路的现象有过充、过放、过流、过热,它们是通过锂电池内部结构而形成电池短路的,所谓内因决定外因的意思,锂电池结构本身是一个工艺制造过程,而工艺制造过程是难以100%避免瑕疵存在的。

 

  锂离子逗留的正负极应该洁净,穿梭其间的电解液、隔膜也应无杂质,但在制造过程中,电解液与隔膜难以完全避免沾着金属粉尘、铜箔或者铝箔等碎片。当人们使用不当(过充、过放、过流)或者把锂电池置于极端环境(过高温度)下,锂电池就会过热,碎片在常温下的安静状态被打破,从而会在一个较热的电解液空间中进行热运动。下一步,如果碎片接近了隔膜,热的碎片将影响隔膜的隔离作用,也就造成短路。

 

  可见,短路是由于两个原因引起的:一是电池体内有杂质,二是杂质会运动,二者的中介是发热,因此,短路必然有发热伴随,而发热并不必然短路。第三步,短路会迸发火花,而电解液是易燃液体,火花在一个密闭的空间中就会引发电池的燃烧和爆炸,这一点很容易理解。因此,现在有一种聚合物锂电池以胶体电解质代替液体电解质,可以降低短路的概率。但也不能完全避免。

 

  一旦电池发生短路,视电池结构和温度高低程度的不同,一般来说,电池体会出现漏液、燃烧和爆炸三种情况,而燃烧引发的安全问题最为严重。