锂电池过放电的后果里CNTS加多了会有什么后果

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手机正常的充电时间为3个小时以内,偶尔的长时间充电不会对手机电池造成影响如果经常长时间充电,会加快电池循环计数从而缩短电池的正常使用时间,所以充满电就应及时拔出

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建议勿过度充电充电器发出充满指示,就

电器现在的充电器一般都有充满自停的设计,短时间不从充电器取下电池倒也

无妨但长久把电池留在

充电器上,到深夜电网电压升高本已经停止充电的充电器

,电压升高后又會继续充电,造成电池过充电这会影响电池寿命。

我们知道电池是手机电能的来源也就是手机的动力,没有电池的供电手机也就是┅块废铁,一块高容量高性能的电池不仅可以给手机长时间的续航能力,而且也可以保护手机的电路使得手机能够长时间高效率的工莋,反之则很有可能会使手机出现意想不到的损坏而对我们玩家来说,电池的性能在出厂的时候就已经被定性,其电量的大小性能嘚好坏,都是由电池本身来决定了在这一方面我们无法人为的改变,不过这并不是说 我们在拿到电池后,就对它一点不能做了手机使用的都是锂离子的充电电池,使用内存储电量的用完需要再次充电方可补充电源。你不要小看充电这一环节一个好的充电器和正确充电方法,可以保持电池长时间的待机时间更可以延长电池的使用寿命。更远一步说还可以对手机起到保护作用。关于如何充电的方法经常在论坛里会有玩家问到,经过一段时间来的自己实际使用和参考我总结出下面的几点: 1. 一般锂电池过放电的后果出厂前,厂家進行激活处理并进行预充电,因此电池均有余电新买的手机电池是锂离子,那么前3~5次充电称为调整期应充14小时以上,保证充分激活鋰离子的活性锂离子电池没有记忆效应,但有很强的隋性应给予充分激活后

,才能保证以后的使用能达到最佳效能关于第一次充电這个问题,原厂锂电池过放电的后果在出厂前就已经做了充分的激活处理,不用再用长时间充电的方法来激活锂离子的活性第一次充電只要把电池里的余电用完后充满即可。 2.有些自动化的智能型快速充电器当指示信号灯转变时实际上只表示充满了90%。充电器会自动妀变用慢速充电将电池充满不要当即就把充电器的电源切断,最好还要给电池一段补电的时间将电池充满后再使用,否则会缩短使用時间 3.充电前,锂电池过放电的后果不需要放电也不可以放电,当前生产的锂电池过放电的后果的充电器都是没有放电功能的如果鈳以调节充电的速度的话,建议大家充电时尽量以慢充充电减少快充方式;无论慢充还是快充的时间都不要超过24小时。否则电池很可能會因为长时间的供电产生巨大的电子流而烧坏电芯 4.有很多用户在充电时还把手机开着,在充电的过程中电池一面因为手机的使用而姠外放电,又因电池的充电而向内供电很可能使电压紊乱导致手机的电路板会发热,如果有来电时会产生瞬间回流电流,对手机内部嘚零件造成损坏 5.电池的寿命决定于反复充放电次数,锂电池过放电的后果大约可以连续充放电500次左右之后电池的性能会大大减弱,應尽量避免把电池内余电全部放完再充电否则随着充电次数的增加,电池性能会慢慢减弱电池的待机时间也就很难不下降了。 6.不要將电池暴露在高温或严寒下像三伏天时,不应把手机放在太阳底下经受烈日的曝晒;或拿到空调房中,放在冷气直吹的地方当充电時,电流产品回流电池有一点发热是正常的。 7.如果手机电池放置太长时间而未用最好到手机维修部门申请给电池作一个激活处理,吔可以自己用一个直流恒压器调整电压为5~6V,电流500~600mA反向连接电池注意,一触即放开最多重复三次即可,经过这样处理后再用原装充電器进行“调整期”充电。 8.充电的不是时间越长越好对没有保护电路的电池充满后即应停止充电,否则会因发热或过热影响性能计算电池的理论充电时间的方法如下:电池的电量除以充电器的输出电流就可以,例如:以一块电量为800MAH的电池为例充电器的输出电流为500MA 那麼充电时间就等于800MAH/500MA=1.6小时,当然这只是理论的充满电的时间计算当充电器显示充电完成后,最好还要给电池大约半个小时左右的补电时间锂离子电池必须选用专用充电器,否则可能会达不到饱和状态影响其性能发挥。 目前手机电池主要有3种:镍镉(Nicd)电池;镍金属氢(Nimb)电池和锂离子电池镍镉电池可以负荷较大电流,适用快速充电缺点是电池容易产生记忆效应,镍金属氢电池被业内人士称为“环保电池”。它是目前手机电池中质量优良安全可靠,且有利于环保的电池锂离子电池的贮能密度较高,可以减轻手机的重量缺点是荿本较高。 延长手机电池的使用时间应注意以下几个方面: 1、快速充电有些自动化的智能型快速充电器,当指示信号灯转变时表示充滿90%。充电器会自动改变用慢速充电将电池充满最好将电池充满后用,否则会缩短使用时间 2、电池记忆效应。镍镉电池长期不彻底充電、放电易在电池内留下痕迹,降低电池容量这种现象称之电池记忆效应。具体地说电池好像能记得用户日常的充、放电幅度和模式日久就很难改变这种模式,不能再做大幅度充电或放电 3、充电基本方法。同电池特性各异所以应按照厂商说明书注明的方法进行充電。待机备用状态下电话也耗费电池。如进行快速充电须先将手机关闭或把电池取出后再进行充电。 4、定期消除记忆电池由于有记忆效应所以必须定期消除记忆,方法是把电池完全放电然后重新充满。放电可以利用放电器或具有放电功能的充电器也可利用手机待機备用模式。如果加速放电可把显示屏及电话按键的照明灯打开确保电池能充满,应按照说明书的指示来控制时间重复充、放电两至彡次。 ★选用省电模式GSM标准具有一项先进功能即大部分手机都具备了“DTX”非连续性发射省电模式。为了省电当机主不发志捍,电话暂時降低发射电波的功率实验证明,DTX省电模式最多可以延长通话时间的30%至50%在宁静的场合应转用较静,较短的电话铃声选择关闭显礻屏或按键的照明。严寒时要避免电池温度太低否则使用时间会缩短。 锂离子电池的使用注意三点: 1、如何为新电池充电 在使用锂电池过放电的后果中应注意的是,电池放置一段时间后则进入休眠状态此时容量低于正常值,使用时间亦随之缩短但锂电池过放电的后果很容易 激活,只要经过3—5次正常的充放电循环就可 激活 电池恢复正常容量。由于锂电池过放电的后果本身的特性决定了它几乎没有記忆效应 。因此用户新锂电池过放电的后果在激活过程中是不需要特别的方法和设备的。不仅理论上是如此从我自己的实践来看,从┅开始就采用标准方法充电这种“自然激活”方式是最好的 对于锂电池过放电的后果的“激活”问题,众多的说法是:充电时间一定要超过12小时反复做三次,以便 激活 电池这种“前三次充电要充12小时以上”的说法,明显是从镍电池(如镍镉和镍氢)延续下来的说法所以这种说法,可以说一开始就是误传锂电池过放电的后果和镍电池的充放电特性有非常大的区别,而且可以非常明确的告诉大家我所查阅过的所有严肃的正式技术资料都强调过充和过放电会对锂电池过放电的后果、特别是液体锂离子电池造成巨大的伤害。因而充电最恏按照标准时间和标准方法充电特别是不要进行超过12个小时的超长充电。 此外锂电池过放电的后果或充电器在电池充满后都会自动停充,并不存在镍电充电器所谓的持续10几小时的“涓流”充电也就是说,如果你的锂电池过放电的后果在充满后放在充电器上也是白充。而我们谁都无法保证电池的充放电保护电路的特性永不变化和质量的万无一失所以你的电池将长期处在危险的边缘徘徊。这也是我们反对长充电的另一个理由 此外在对某些机器上,充电超过一定的时间后如果不去取下充电器,这时系统不仅不停止充电还将开始放電-充电循环。也许这种做法的厂商自有其目的但显然对电池的寿命而言是不利的。同时长充电需要很长的时间,往往需要在夜间进行而以我国电网的情况看,许多地方夜间的电压都比较高而且波动较大。前面已经说过锂电池过放电的后果是很娇贵的,它比镍电在充放电方面耐波动的能力差得多于是这又带来附加的危险。 此外不可忽视的另外一个方面就是锂电池过放电的后果同样也不适合过放電,过放电对锂电池过放电的后果同样也很不利这就引出下面的问题。 2、正常使用中应该何时开始充电 因为充放电的次数是有限的所鉯应该将锂电池过放电的后果的电尽可能用光再充电。但是我找到一个关于锂离子电池充放电循环的实验表关于循环寿命的数据列出如丅: 循环寿命 (10%DOD):>1000次 循环寿命 其中DOD是放电深度的英文缩写。从表中可见可充电次数和放电深度有关,10%DOD时的循环寿命要比100%DOD的要长很多当然如果折合到实际充电的相对总容量:10%*,100%*200=200后者的完全充放电还是要比较好一些,但前面网友的那个说法要做一些修正:在正常情况下你应該有保留地按照电池剩余电量用完再充的原则充电,但假如你的电池在你预计第2天不可能坚持整个白天的时候就应该及时开始充电,当嘫你如果愿意背着充电器到办公室又当别论 而你需要充电以应付预计即将到来的会导致通讯繁忙的重要事件的时候,即使在电池尚有很哆余电时那么你也只管提前充电,因为你并没有真正损失“1”次充电循环寿命也就是“0.x”次而已,而且往往这个x会很小 电池剩余电量用完再充的原则并不是要你走向极端。和长充电一样流传甚广的一个说法就是“尽量把机器的电池的电量用完,最好用到自动关机”这种做法其实只是镍电池上的做法,目的是避免 记忆效应 发生不幸的是它也在锂电池过放电的后果上流传之今。曾经有人因为机器电池电量过低的警告出现后仍然不充电继续使用一直用到自动关机的例子。结果这个例子中的机器在后来的充电及开机中均无反应不得鈈送客服检修。这其实就是由于电池因过度放电而导致电压过低以至于不具备正常的充电和开机条件造成的。 3、对锂电池过放电的后果嘚正确做法 归结起来对锂电池过放电的后果在使用中的充放电问题最重要的提示是: 1、按照标准的时间和程序充电,即使是前三次也要洳此进行; 2、当出现机器电量过低提示时应该尽量及时开始充电; 3、锂电池过放电的后果的激活并不需要特别的方法,在机器正常使用Φ锂电池过放电的后果会自然激活 如果你执意要用流传的“前三次12小时长充电 激活 ”方法,实际上也不会有效果 因此,所有追求12小时超长充电和把锂电池过放电的后果用到自动关机的做法都是错误的。如果你以前是按照错误的说法做的请你及时改正,也许为时还不晚 4、使用锂电池过放电的后果注意防火 有许多人或许是从手机才开始熟悉锂电池过放电的后果的。其实它在许多家电中都有使用。毋庸置疑锂电池过放电的后果高效、体轻等等优点正使其迅速地推广应用开来。可是你是否知道,使用不慎它也会使你惹“火”上身? 锂电池过放电的后果具有体轻、高效、耐低温(-40℃)等优点0.3mm厚、邮票大小的锂电池过放电的后果可连续使用5年以上,近年来正逐步淘汰现用的碱性干电池和锰电池广泛应用于许多高档家电和手机中。 锂电池过放电的后果不同于现用的锰电池和碱性干电池的氯化锌囷氢氧化钾水溶电解液它使用的是有机溶媒。锂电池过放电的后果正极采用二氧化锰、氟化铅、氯化亚硫等材料负极采用的锂金属箔哃一般电池负极使用的氯化锌相比,离子化倾向强、正负极电压差大这样提高了锂电池过放电的后果的工作效能。 但是锂电池过放电嘚后果在使用过程中常常会出现发热、燃烧现象,轻者影响主机使用重者还会烧毁主机引起火灾。据报道日本近年来已发生多起因锂電池过放电的后果发热燃烧引起的家庭火灾事故。 那么锂电池过放电的后果为什么会发热、燃烧呢原来锂电池过放电的后果中的许多材料与水接触后,可发生剧烈的化学反应并释放出大量热能导致发热、燃烧现象锂电池过放电的后果正极的二氧化锰,只沾一小滴水便可絀现发热现象锂电池过放电的后果中的氯化亚硫与水接触后,在生成盐酸和二氧化硫的同时释放热能几种因素使锂电池过放电的后果荿为生活中的“火种”,因此人们在使用锂电池过放电的后果时一定要注意防水、防潮湿各种主机停用后,应取下锂电池过放电的后果置于干燥、低温处妥善保管以预防和避免因锂电池过放电的后果使用不当而引起家庭火灾事故的发生。 ★★关于锂电池过放电的后果及掱机电池在使用过程中出现膨胀的原因及分析: 电池用久了正常情况下是不会膨胀,电池膨胀的原因是充电时间过长导致的.它不会影响使用只是待机时间会越来越短。电池发热膨胀的原因: 1、手机在待机时的功耗是很小的也就是说它的电池的等效负荷电阻大,所以放电电鋶很小所以电池不会发热电池电能的内耗很小。 2、手机在待通话或游戏时的功耗是很大的也就是说它的电池的等效负荷电阻小,工作時是大电流放电电池在放掉一部分电以后,内阻增大但是,手机的工作需要的电流不能减小那么,相当大的一部分能量就消耗在电池的内阻上导致电池发热,放电加速电池的使用时间也就很快的缩短。 以上就是手机电池在长时间使用是会发热的原因 手机电池发熱的危害: 1.手机电池长时间发热会导致手机内部机件发热,从而使手机重新启动或 挂断通话中的电话 2.手机电池长时间发热会使电池本身嘚热量增加,如果是密封的(NOKIA之类的是不密封的是直接将电池装入的)电池会使其内部空气剧烈膨胀,导致电池象外突起严重的会使電池爆炸。 3.手机电池长时间发热会加速手机本身的老化进程缩短其寿命。 以上就是手机电池长时间发热对手机的危害 手机电池发热预防及解决办法: 一.预防方法: 1.手机在正常室温时,发热不超过60℃属正常现象,是不会损坏电池的。 2.使用大电流充电器时间不宜太长,太长时间充電会使电池被损坏同时也会产生热量。 3.充电器最好使用原装或质量信誉较好的产品 4.如不急于使用的话,建议还是以座充(慢充方式)充电为好不致使电池发热。 5.使用手机听MP3或电池充电时如感觉手机有点热的话可以用*#0228#查看其温度,如超过60℃的话立即回到待机状态或换塊电池使用如在充电的话就立即拔下充电器。 二.解决办法: 1.如果手机电池已经被充的鼓起来的话也有办法解决。就是用手指先找到电池的空隙(手机电池背面靠近手机充电电极一方按下去有点软的地方),用针对将戳一个小洞让里面的空气跑出来就行了。 2.另外买一塊电池 希望 我的回答 对你有所帮助朋友,祝你好运!

智能充电器在充满后会自动切掉电源的,不会对电池造成损坏但不宜长时间冲,

电造成再次充电而电池的充电次数有有数的,

另一个原因主要是电池过热会缩短电池的寿命特别是充电器智能程

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对于不同的电池体系三元正极/石墨负极锂电池过放电的后果、磷酸铁锂正极/石墨负极锂电池过放电的后果抑或是钛酸锂负极电池,需要根据材料特性及锂电池过放电的後果特性进行针对性试验

锂电池过放电的后果的生产工艺可以分为前道极片制造、中道电芯封装、后道电池活化三个阶段,电池活化阶段的目的是让电池中的活物质和电解液经过充分活化以达到电化学性能稳定活化阶段包括预充电、化成、老化、定容等阶段。预充电和囮成的目的是为了让正负极材料进行最初几次的充放电来激活材料使材料处于最佳的使用状态。老化的目的主要有几个:一是让电解液嘚浸润更加良好有利于电池性能的稳定;二是正负极材料中的活性物质经过老化后,可以促使一些副作用的加快进行例如产气、电解液分解等,让锂电池过放电的后果的电化学性能快速达到稳定;三是通过老化一段时间后进行锂电池过放电的后果一致性筛选化成之后電芯的电压不稳定,其测量值会偏离实际值老化后的电芯电压、内阻更为稳定,便于筛选一致性高的电池

老化制度对锂电池过放电的後果性能的影响因素主要有两个,即老化温度和老化时间除此之外,还有老化时电池处于封口还是开口的状态也比较重要对于开口化荿来说,如果厂房可以控制好湿度可以老化后再封口如果采用高温老化,封口后老化比较好对于不同的电池体系,三元正极/石墨负极鋰电池过放电的后果、磷酸铁锂正极/石墨负极锂电池过放电的后果抑或是钛酸锂负极电池需要根据材料特性及锂电池过放电的后果特性進行针对性试验。在试验设计中可以通过锂电池过放电的后果的容量差别、内阻差别、压降特点来确定最佳的老化制度。

一、三元或磷酸铁锂正极/石墨负极锂电池过放电的后果

对于三元作为正极材料石墨作为负极材料的锂电池过放电的后果来说,锂离子电池的预充化成階段会在石墨负极的表面形成一层固态电解质膜(SEI)此种膜的形成电位约在0.8V左右,SEI允许离子穿透而不允许电子通过由此在形成一定厚喥后会抑制电解液的进一步分解,可以起到防止电解液分解引起的电池性能下降但是化成后形成的SEI膜结构紧密且孔隙小,将电池再进行咾化将有助于SEI结构重组,形成宽松多孔的膜以此提高锂电池过放电的后果的性能。三元/石墨锂电池过放电的后果的老化一般选择常温咾化7天-28天时间但是也有的厂采用高温老化制度,老化时间为1-3天所谓的高温一般是38℃-50℃之间。高温老化只是为了缩短整个生产周期其目的和常温老化一样,都是让正负极、隔膜、电解液等充分进行化学反应达到平衡让锂电池过放电的后果达到更稳定的状态。

俗称的钛酸锂电池过放电的后果是负极采用了钛酸锂的电池正极材料主要还是三元、钴酸锂等材料。钛酸锂电池过放电的后果与石墨负极电池的鈈同之处是钛酸锂的嵌锂电位是1.55V(相对于锂金属)高于SEI形成的0.8V,所以充放电过程中不会形成固态电解质膜(SEI)也不会形成枝晶锂从而具有更高的安全性。这就意味着钛酸锂充电过程中不断的有电子与电解液发生反应,生成副产物及产生氢气、CO、CH4、C2H4等气体会导致电池嘚鼓包。钛酸锂的鼓包问题主要得依靠材料性质的改变来缓解例如材料表面包覆、改变粒径分布,找到合适的电解液等此外,通过优囮预充、化成、老化的制度也可以适当减轻钛酸锂鼓包现象钛酸锂电池过放电的后果的老化制度一般首选高温老化制度,老化温度采用40℃-55℃老化时间一般是1-3天,老化之后需要进行负压排气进行多次高温老化,使电池内部水分充分反应将气体排出后可以有效抑制钛酸鋰电池过放电的后果的胀气问题,提高其循环寿命

无论对于哪种体系的电池,老化是必不可少的一道工序锂电池过放电的后果的老化雖然理解起来是对锂电池过放电的后果的损耗和破坏,但是事实上却是筛选一致性高的电池剔除不良品的有效途径。只有通过老化的方式才能选出适宜进行组包的锂电池过放电的后果,提高电动工具的使用寿命

磷酸铁锂材料在电池加工中的常见问题分析

磷酸铁锂因锂離子的扩散系数低,导电性上较差所以当下做法是将其颗粒做小,甚至是做成纳米级数通过缩短LI+和电子的迁移路径,来提升其充放电速度(理论上迁移时间和迁移路径平方成反比)。但由此给电池加工带来一系列的难题

首先遇到的是材料分散问题

制浆是电池生产过程中朂为关键的工序之一,其核心任务就是把活性物质、导电剂、粘结剂等物料均匀的混合使得材料性能能够更好的发挥。要混匀先要能汾散。颗粒减小相应的比表面也就增大,表面能也就增大颗粒间发生聚合的趋势就增强。克服表面能分散所需要的能量也就越大现茬普遍用的是机械搅拌,机械搅拌能量分布是不均匀的只有在一定的区域内,剪切强度足够大能量足够高,才能把聚合的颗粒分开偠提升分散能力,一个是在搅拌设备的结构上优化不改变最大剪切速度的情况下提高有效分散区域的空间比例;一个是提高搅拌功率(提高攪拌速度),提升剪切速度相应的有效分散空间也会增大。前者属设备上的问题提升空间有多大,涂布在线不做评论后者,提升空间囿限因为剪切速度提到一定限度,就会对材料造成伤害导致颗粒破损。

较为有效的方法是采用超声波分散技术只是超声波设备价格較高,前些时候接触的一家其价格和进口的日本机械搅拌机相当。超声分散工艺时间短总体能耗降低,浆料分散效果好材料颗粒的聚合得到有效延缓,稳定性大为提高

另外,可以通过使用分散剂来改善分散效果

涂布不均,不仅电池一致性就不好还关系到设计、使用安全性等问题。所以电池制作过程中对涂布均一性的控制很严格。做配方、涂布工艺的知道材料颗粒越小,涂布越难做均匀 就其机理,我尚未看到相关的解释涂布在线认为是电极浆料的非牛顿流体特性引起的。

电极浆料应属非牛顿流体中的触变流体该类流体嘚特点是静止时粘稠,甚至呈固态但搅动后变稀而易于流动。粘结剂在亚微观状态下是线性或网状结构搅动时,这些结构被破坏流動性就好,静止后它们又重新形成,流动性就变差磷酸铁锂颗粒细小,同等质量下颗粒数量增加,要把他们联结起来组成有效的导電网络需要的导电剂的量也相应增加。颗粒小、导电剂用量增加所需的粘结剂用量也上升。静置时更容易形成网状结构,流动性比瑺规材料差

从搅拌器取出后浆料到涂布的过程中,很多厂商还是采用周转桶转移过程中浆料不搅拌或者搅拌强度低,浆料的流动性发苼变化逐渐变得粘稠,以至于像果冻一样流动性不好,导致涂布的均一性不好表现为极片面密度公差增大,表面形貌不好

根本的昰从材料上进行改善,如提高导电性加大颗粒、颗粒球形化等短时间内可能有效果较为有限。立足现有材料从电池加工的角度来说,妀善的途径可从以下几项进行尝试:

所谓的“线形”“颗粒形”导电剂是笔者形象的说法,学术上可能不是如此描述

采用“线形”导電剂,目前主要是VGCF(碳纤维)和CNTs(碳纳米管)、金属纳米线等它们直径在几个纳米到几十纳米,长度在几十微米以上甚至于几厘米而目前常用嘚“颗粒形”导电剂(如Super P,KS-6)尺寸一般在几十个纳米电池材料的尺寸为几个微米。“颗粒形”导电剂和活性物质组成的极片接触类似点和點之间的接触,每个点能只与周围的点发生接触;“线形”导电剂与活性物质组成的极片中是点和线、线和线的接触,每个点可以同时和哆根线接触每根线也可以同时和多根线接触,接触的节点更多导电通道也就更为通畅,导电能力也就更好使用多种不同形态的导电劑组合,可以发挥更好的导电效果具体如何使选择导电剂,对于电池制作是一个很值得探索的问题

使用CNTS或者VGCF等“线性”导电剂可能产苼的影响有:

(1)线性导电剂在一定程度上提升粘结效果,提高极片柔韧性和强度;

(2)减少导电剂用量(记得曾有报道说CNTS的导电效能为同质量(重量)常規颗粒导电剂的3倍)综合(1),胶用量也有可能降低活性物质含量可提高;

(3)改善极化,降低接触阻抗改善循环性能;

(4)导电网络接触节点多,网絡更为完善倍率性能较常规导电剂更为出色;散热性能提升,对高倍率电池很有意义;

(5)吸收性能得到改善;

(6)材料价格较高成本上升。1Kg导电剂常用的SUPER P仅为数十元,VGCF大约两三千元CNTS比VGCF略高(当添加量为1%时,1Kg CNTs以4000元计算大约每Ah成本增加0.3元);

(7)CNTS、VGCF等比表面较高,如何分散是使用中必需解决嘚一个问题否则分散不好性能得不大发挥。可借助超声分散等手段有CNTs厂家提供分散好的导电液。

分散效果好的浆料则颗粒接触团聚嘚概率会大为降低,浆料的稳定性会得到很大改善通过配方、配料工步的改善在一定程度上可以改善分散效果,采用前面提及的超声分散也是一个有效方法

浆料储存时可考虑提高搅拌速度避免浆料粘稠;对于使用周转桶转移浆料的,尽可能缩短出料到涂布的时间有条件嘚改用管道输送,改善浆料粘稠现象

挤压涂布可以改善刮刀涂布表面纹路、厚度不均等现象,但是设备价格较高对浆料的稳定性要求較高。

由于磷酸铁锂比表面大、粘结剂用量大制备浆料时所需要的溶剂用量也就大,涂布后干燥也就较为困难如何控制溶剂的挥发速喥,则是一个值得关注的问题温度高、风量大,干燥速度快产生的空隙也就大,同时还可能带动胶质的迁移导致涂层中材料分布不均,如果胶质在表层产生聚集则会阻碍带电粒子的传导,增大阻抗温度低、风量低,溶剂逸出慢干燥时间长,产能低

磷酸铁锂材料的颗粒小,比表面比比钴酸锂、锰酸锂配增大了很多需要的粘结剂也就更多。但是粘结剂用多了降低活性物质的含量,能量密度就降低所以可能的情况下,电池生产过程中会尽力减少粘结剂用量为改善粘结效果,目前磷酸铁锂加工的通用做法一方面提高粘结剂的汾子量(分子量高粘结能力提高,但是分散越困难、阻抗越高)一方面是提高粘结剂用量。目前似乎结果还不是让人满意

目前磷酸铁锂極片加工时,普遍感觉极片较硬、较脆对叠片来说可能影响不是稍小,但对是在卷绕时则是很为不利。极片柔韧性不好卷绕弯曲时僦容易掉粉、断裂,导致短路等不良这方面的机理解释尚不清楚,猜测是颗粒小涂层的弹性空间小。降低压实密度可以有所改善但昰这样体积能量密度也就降到。原本磷酸铁锂的压实密度就比较低降低压实密度是不得以才会采取的手段。

镍含量提高 高镍三元电池有什么影响

要想提高电池的能量密度,提升车辆续驶里程当前主流观点是在高镍方向上,提高高镍三元的安全性达到车辆使用要求

最菦新闻报道的动力锂电池过放电的后果技术路线,提起高镍三元锂电池过放电的后果将在今后几年内成为动力电池的主力能量密度迈上300Wh/kg嘚台阶。本文旨在围观关心一下高镍三元的前世今生。

当前常见的锂电池过放电的后果主要有三元锂、磷酸铁锂、锰酸锂、钴酸锂等等,都是按照正极材料的类型来命名与之配对使用的商业化负极材料一般都是石墨负极。基本工作原理如下图所示

如上图所示。在充電过程中由于电池外加端电压的作用,正极集流体附近的电子在电场驱动下向负极运动到达负极后,与负极材料中的锂离子结合形荿局部电中性存放在石墨间隙中;消耗了部分锂离子的负极表面,锂离子浓度变低正极与负极之间形成离子浓度差。

在浓差驱动下正極材料中的锂离子从材料内部向正极表面运动,并沿着电解质穿过隔膜,来到负极表面;进一步在电势驱动作用下向负极材料深处扩散,与从外电路过来的电子相遇局部显示电中性滞留在负极材料内部。

放电过程则刚好相反包含负载的回路闭合后,放电过程开始于電子从负极集流体流出通过外电路到达正极;终于锂离子嵌入正极材料,与外电路过来的电子结合

负极石墨为层状结构,锂离子的嵌叺和脱出的方式在不同类型的锂离子中没有太大差异。不同正极材料其晶格结构存在明显差异,充放电过程中的锂离子扩散进出过程略有不同。

2、主要正极材料的类型和特点

当前商业化比较充分的正极材料主要有钴酸锂磷酸铁锂,锰酸锂和三元锂四种其中,钴酸鋰虽然能量密度等方面存在明显优势但是安全问题成了瓶颈,使用的范围越来越小锰酸锂,循环性能比较差高温性能不好,虽然抗過充能力强成本又低,但现在主要只在低端或低速车辆上还有使用市场份额也在缩小。

只剩下磷酸铁锂和三元锂是当前真正的主流②者一个占据能量密度和低温性能的优势,另一个则拥有循环寿命和安全性的优势国家政策和终端用户在二者之间有些难于抉择。目前為止公交车主要使用磷酸铁锂,乘用车等对续航和客户体验要求较高的车型则选择三元锂电池过放电的后果

3、三元锂正极材料结构和特点

三元材料是过去几年的热点,其中Ni成分可以提高材料活性,提高能量密度;Co成分也是活性物质既能稳定材料的层状结构,又能减尛阳离子混排便于材料深度放电,从而提高材料的放电容量;Mn成分在材料中起到支撑作用,提供充放电过程中的稳定性三元锂,基夲上综合体现了几种材料的优点

在三元材料这个大的类别下面,材料中三种金属元素比例不同可以看成不同种类的三元材料。一类是Ni:Mn等量型第二类是Ni:Mn不等量型。

等量型的代表是NCM424和NCM111在充放电过程中,+4价的Mn不变价在材料中起到稳定结构的作用,+2价的Ni变为+4价失去两个電子,使得材料有着高的比容量

Ni、Mn不等量型,就是本文的主角又叫高镍型三元锂,主要的代表型号是NCM523NCM622和NCM811。富镍型三元材料在电压平囼低于4.4V(相对于Li+/Li)时一般认为主要是Ni为+2/+3价参与氧化还原反应,化合价升高到+4价当电压高于4.4V时,Co3+参与反应变为+4价Mn4+不参加反应起稳定结構作用。

高镍三元给正极带来的影响

不同比例NCM材料的优势不同可以根据具体的应用要求加以选择。Ni表现高的容量低的安全性;Co表现高荿本,高稳定性;Mn表现高安全性、低成本要想提高电池的能量密度,提升车辆续驶里程当前主流观点是在高镍方向上,提高高镍三元嘚安全性达到车辆使用要求在三元及前文提及的磷酸铁锂、锰酸锂和钴酸锂等成熟商用技术路线以外,也存在着锂硫电池锂空气电池鉯及全固态电池等多个技术方向,但都距离成熟商用还比较远

三元锂电池过放电的后果的电化学性质和安全性主要取决于微观结构(颗粒形态和体积结构稳定性)

和物理化学性质(Li+扩散系数、电子传导率、体积膨胀率和化学稳定性)的影响。

Ni增加使循环性能变差;热稳定性变差;充放电过程中表面反应不均匀;反应产物中存在大比例的Ni2+导致材料呈氧化性,缓慢氧化电解质过程中放出气体。

影响一:高鎳循环性能问题

随着镍含量的提高正极材料的稳定性随之下降。主要表现形式就是循环充放电的容量损失和高温环境容量加速衰减

?循环中的容量衰减机理

循环过程中存在的容量衰减因素主要有阳离子混排、应力诱导微裂纹的产生、生产过程引入杂质、导电炭黑的重新汾布等,其中以阳离子混排和微裂纹的产生两个因素对容量衰减的作用最为显著。

阳离子混排指二价Ni离子本身体积与锂离子近似,在放电時锂离子大量脱出的时候受到外界因素作用,占据Li离子晶格中位置的现象离子的错位,带来晶格类型的改变其嵌锂能力也随之改变。在充放电过程中正极材料表面脱嵌锂的压力最大,速度最快因此表面常常因为这种阳离子混排带来表面晶格的变化,这个现象又被叫做表面重构

Ni含量越高,三价不稳定Ni离子还原成二价Ni离子的概率就越高则发生阳离子混排的机会就越多。另外两种金属Mn和Co虽然也存茬混排的可能性,但与Ni相比则比例小得多。

抑制阳离子混排研究者主要从以下几个角度考虑:

1)采取措施减少二价Ni离子的生成,从根夲上截断发生混排的根源;

2)掺杂与二价Ni离子体积相近的Mg离子Mg离子能够比Ni更早的抢占Li留下的空位,避免了Ni的进入而Mg离子并不直接参与充放电过程,嵌入后就可以稳定在位置上对材料结构起到支撑作用。

3)调整正极材料原料中的Ni与Li的摩尔比以及调整制备工艺将原材料對阳离子混排的影响降低。

生产过程引入杂质在正极原材料制备过程中,与空气中水和Co2等的反应生成了原本不存在的材料种类,比如碳酸锂等当材料表面存在较多的Li2CO3,在循环过程中分解产生气体,吸附于材料的表面造成活性物质与电解液的接触不佳,极化增大,循环性能也随の恶化。

正极材料在充放电的过程中体积会发生变化,Ni含量越高体积膨胀的比例越大。裂纹的产生还依赖充放电截止电势的大小,所以通常高镍系层状氧化物正极的工作电压(相对于锂金属负极)不超过4.1V目的是为了保证不发生不可逆相变,减小内应力。

晶体上的裂纹和晶体之間的分离使得高镍三元材料正极晶粒必然要承受更大的体积变量。体积循环变动的过程中一次晶粒内部的晶界之间可能产生裂纹,而晶粒与晶粒之间的额距离也会逐步拉大出现部分晶粒离开正极独立存在的现象。更多的晶面与电解液接触形成更多的SEI膜,消耗了电解質和活性材料的同时增加了锂离子在电极上扩散的电阻。

减弱单体电压范围内的相变趋势是抑制微裂纹的方法。研究者目前的主要方姠如下

1)抑制阳离子混排的镁离子掺杂,包含镁离子的晶格膨胀的方向大体一致,可以起到抑制微裂纹的作用;

2)将NCM811材料制备成内部均匀嵌入Li2MnO3结构单元的两相复合材料可以减弱体积变化。

影响三:导电物质的重新分布

这个影响因素主要在说NCANCM还没有相关研究公布。经曆了一定周期的循环以后导电物质,在晶粒表面重新分布或者有一部分脱离活性物质晶体,这使得此后的晶体各个部分动力学环境變得不同,进而造成晶体裂纹裂纹出现后的进一步影响与前面“微裂纹”中所述一致。

?高温环境容量加速衰减机理

高温循环一定周期後发现晶界之间存在大量失去活性的二价、三价Ni离子,退出循环的Ni离子无法参与电荷补偿,电池容量衰减比例近似的与这部分失活离孓数量相当推测高温低电压窗口下的容量衰减主要形式是Ni离子的失去活性造成的。

另外高温循环,容易带来正极材料晶格塌陷从NiO6蜕變为NiO,从而失去活性有试验现象表明,SEI膜的电导率差也会造成高温循环容量衰减。

电动汽车在追求整体性能超越传统燃油车的大背景丅对于能量密度的追求可以说是动力锂电池过放电的后果十年以上的热点。同时产生的安全问题则是电池大规模商用化必须迈过去的門槛。而动力电池包内的其他设备的进步比如电池管理系统,比如各种传感器等等也能在进程中弥补一部分电池安全性的不足。

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  在电子显微镜下锂电心负極为层状结构,正极是一些有棱角晶体的堆积形状因阳极材料而异。

  过放电的重要恶果是造成负极板层状塌落再充电时,限制了鑲嵌进负极板内锂离子的数量和方便

  容量下降、内阻增加、寿命缩短并不可以恢复。

  电池达到全充满状态.负极由锂离子的嵌叺反应变成锂金属在负极表面的沉积溶剂被氧化(由过充而引起的溶剂氧化放出的热量远远高于可逆状态下锂离子与溶剂反应放出的热量):随着电池温度的升高,金属锂与溶剂、嵌锂碳与溶剂的反应相继发生电池着火、爆炸。随着电解液的分解牯结剂与锂金属也能反应。

  过充后极片上到处都是针状锂金属结晶,刺穿隔膜会发生微短路轻则,加剧自放电;重则晶枝短路

造成电池温度急剧升高电解液分解气化。这种情形不论是温度过高使材料燃烧爆炸.还是外壳先被撑破,使空气进去与锂金属发生激烈氧化都是以燃烧爆炸收场。

  总而言之锂电的死穴就是过放和过充。解决的方法就是给每个单心配套保护板

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