造成电池短路的原因有哪些?会造成什么样的后果?
来源:宝鄂实业
2019-06-27 17:27
点击量:次
外部导体直接连接电池的正负极;
组装时电池外部冲击力导致内部(微)短路;
内部结构存在不良(如极粉刺刺破隔膜后正负极相接)
如果电池外部接触到任何金属导体都有可能导致外部短路。Li-ion电池外部短路时可能导致外壳变形、漏液、起火,甚至爆炸。因为内部电解液温度上升,从而引起内部气压上升,内压升高会冲破电池的安全阀,如果安全阀失效就会导致爆炸。1.将锂离子电池的正负极与金属锂参比电极构成如图2(b)所示的三电极体系进行充电测试,得到负极电位随全电池电压的变化如图2(a)所示。研究发现,当荷电状态(SOC)和充电电流密度越大,测试温度越低,石墨负极的电位就会越负,负极表面的锂沉积副反应也越容易发生。
2.锂电池层面:在一定范围内增大N/P比有助于将负极的荷电状态限制在较低水平,从而降低电池老化速率,使电池内阻增加更慢。
3.负极反应动力学:析锂反应也受到负极材料种类、形貌、电导率的影响。它们从扩散传质或电荷转移的角度影响负极极化程度,从而对负极电位及负极反应造成影响。
4.活化能:溶剂化锂离子在电解液中扩散时需要克服的活化能可以忽略不计,而溶剂化锂离子在去溶剂化、扩散穿过SEI膜及电荷转移过程中需要克服的活化能却最高。随着充电过程的进行,负极嵌入的Li+数目逐渐增多,Li+在负极活性材料中扩散时需要克服的活化能增大,固相扩散更加困难。
5.温度:根据阿伦尼乌斯公式,当电池在低温下循环时,析锂反应相对于嵌锂过程有更大的反应速率,即在低温条件下负极更倾向于发生析锂反应。这已被低温下石墨负极电位更负的实验观测结果所验证。此外,低温条件下的电荷转移与固相扩散也更慢,负极表面沉积的金属锂与电解质之间的反应速率也会下降。
6.充电倍率:充电电流倍率决定了单位面积负极材料上的锂离子通量。当Li+在负极内的固相扩散过程较慢(例如当温度过低、荷电状态较高或Li+在该材料中扩散需要克服较大的活化能),而充电电流密度过大时,负极表面就会发生析锂反应。当其他条件不变,而电流密度增大到一定阈值时,负极电位就会变负,并伴随着析锂反应的开始。