为什么电池过充危险？
来源：宝鄂实业
2019-10-03 16:09
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对于LIB，过充电造成的影响更严重。原因在于过充电会造成两个大问题。一个是超过负极锂容量(理论容量，石墨为372mAh/g)的锂将转化为金属锂，以枝晶状析出。这有可能造成内部短路。
另一个是正极会产生反应性非常强的氧气。如果氧气与LIB内的电解液、锂和碳的化合物结合，也就是发生氧化反应，可能会导致发热和着火。
下面以正极的代表性物质钴酸锂(LiCoO2)为例，来详细解释一下其中的原因。LiCoO2的结构是在氧化钴(CoO2)层之间插入锂。充电时，锂将脱离正极，向负极移动。锂脱离后，“空房子”(空隙)将会增加。钴(Co)会趁虚而入，钻进这些“空房子”寄住。随着充电的进行，“空房子”越多，或是温度越高，钴越容易发生移动。钴移动到锂曾经的地盘后，之前与钴组成CoO2的氧将失去伙伴，也从正极脱离。
这些氧是以原子状态单独存在的“初生态氧”，反应性非常强，与任何物质都很容易发生反应注1)。LIB中含有容易氧化的电解液、锂和碳的化合物，这些物质会与氧结合，导致发热和着火。
注1)空气中的氧是原子结合形成的氧气(02)(键位占满)，反应性不强。如果反应性强，生物在呼吸时，肺就会与氧气发生反应并灼伤，无法生存。我们必须感谢氧气不具备强反应性。
“初生态氧”会在怎样的条件下产生？我们以Li1-xCoO2的x为参数，通过利用热质量分析法检测改变温度时的质量变化，对相关条件进行了研究(图2)。结果显示，x越大，也就是充电进度越大，质量开始减少的温度越低，减少量越大。质量减少是氧脱附的表现。而且我们还发现，充电进度越大(x越大)，脱附的氧越多，氧脱附发生的温度越低。也就是说，要想抑制“初生态氧”产生，不在超过规定的电压下充电(避免过充电)、电池不升温注2)是必需条件。为满足这些条件，组装企业等LIB的使用者必须小心谨慎。
注2)在合成LiCoO2时添加铝(Al)和镁(Mg)也是抑制初生态氧产生的有效手段。添加这些物质后，氧脱附温度将升高，在一定程度上可以遏制脱附反应。
