首页/文章/ 详情

锂电池满电老化危险吗?

1月前浏览577

锂电池的制造流程通常分为三个主要阶段:极片制造、电芯封装和电池活化。在电池活化阶段,目的是确保电池中的活性物质与电解液充分反应,以实现电化学性能的稳定。活化过程包括以下几个关键步骤:预充电、化成、老化、定容等。预充电和化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,形成SEI膜,使材料处于最佳的使用状态。

电池老化是指在电池组装完成并进行化成充放电后的放置过程。这一过程可以在常温或高温下进行,其主要目的包括以下几个方面:
1.将电池在高温或常温下存放一段时间,有助于电解液充分渗透到极片中,从而有利于提高电池的性能稳定性。
2.经过化成后,电池内部的石墨负极会形成一层SEI膜,通过在高温下进行老化,有助于SEI结构稳定化,形成更宽松、多孔的膜。
3.化成后,电池的电压处于不稳定阶段。经过老化,正负极材料中的活性物质可以促进一些副作用的加速进行,如产气、电解液分解等,从而迅速使锂电池的电化学性能达到稳定状态。
4.通过老化过程,可以剔除自放电严重的不合格电池,有利于筛选出一致性较高的电池。
老化工艺主要涉及三个工艺参数       
1.老化的电池充电状态:这指的是在老化过程中电池的荷电水平,SOC或电压。不同的充电状态会影响电池的老化速率和电压降K值的变化。通常,电池会在特定的充电状态下进行老化测试。
2.老化保存温度:温度是影响电池性能和自放电速率的关键因素。在高温或低温条件下,电池的化学反应速率会发生变化,从而影响电压降K值。 
3.老化时间:老化时间是指电池在特定的充电状态和温度条件下存放的时间。
电池活化工艺中的老化储存时间长,温度高,比如45℃老化7天,工艺过程耗时耗能。通过优化荷电状态和温度等工艺来缩短老化时间,这是能够节省成本的有效方法。工艺优化包括提高温度,提高荷电电压等,例如100%SOC满电老化储存。但是,锂电池满电老化危险吗?

表1  发生热爆炸时,不同 SOC 电池表面最高温度与耐压罐内部最大压力差值

表2   电池爆炸当量计算结果(平均值)

锂离子电池化成后处于带电状态,极易发生热失控。赵春朋等[1]使用 EV-ARC,对量热仪腔体内的锂离子电池形成热冲击,诱导其发生热爆炸,通过测量锂离子电池热爆炸过程中的初始温度和最高温度,可以计算得到电池发生热爆炸时释放的能量,并将其换算为电池爆热和爆炸当量,获得电池爆炸当量与耐压罐内部压力、电池容量的关系。研究结果表明,电池 SOC 越高,电池在热冲击条件下发生热爆炸的时间越短,电池表面最高温度越高,计算得到的电池爆炸当量也更大,同时耐压罐中的压力值也更大,SOC 接近 100% 时,燃烧速率和爆炸强度约是 SOC为 25% 时的 2.5 倍。而当电池 SOC=0%时,电池不会发生热爆炸,是电池最安全的状态。当电池 SOC=100%时,额定容量2000 mA·h 的 18650 三元锂离子电池发生爆炸时的爆炸当量为 5.45 gTNT,电池表面最高温度达到744.84 ℃,并在 292 mL 的密闭空间中产生 40.69 bar 的压力。总之,18650 型锂离子电池的 SOC越高,即电池内部储存的能量越多,其爆炸危险性越大;所以对于高能量密度的大尺寸动力电池,更要注意电池的热安全性,在电池活化工艺过程中,充分评估工艺安全隐患,综合工艺性与安全性的平衡,避免电池发生起火爆炸。

参考文献:赵春朋,王青松,余彦 . 密闭空间中锂离子电池的热爆炸危险性[J].储能科学与技术,2018,7(3):424-430


公众 号持续更新和分享锂电技术知识与资讯,终于获得了留言功能,前往屏幕最下方即可写下留言,期待与大家更多地留言互动交流,感谢朋友们继续支持与关注。



请大家继续支持本公 众号,并提出宝贵的意见,期望朋友们在这里有所收获。


来源:锂想生活
燃烧化学爆炸材料储能
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2024-10-19
最近编辑:1月前
堃博士
博士 签名征集中
获赞 94粉丝 118文章 365课程 0
点赞
收藏
作者推荐

锂离子电池仿真模拟可靠吗?

在锂离子电池设计与性能预测等方面,仿真模拟扮演着越来越重要的角色。它不仅帮助我们理解电池内部复杂的物理化学过程,还为电池设计和性能优化提供了强有力的工具。但是,现在大家还是有这样的困惑:锂离子电池仿真模拟可靠吗?最近,在一个电池技术交流群内,电池仿真模拟引起了激烈的讨论,下面是两方面的主要观点:正方观点:仿真模拟对电池设计和性能预测的指导作用有限,因为现有的模型可能过于理想化,如P2D模型,并不能很好地解决实际问题,如R角析锂等。需要建立更详细的模型,优化模型,并且需要有更全面的材料参数库来支持仿真的准确性。三维仿真计算量巨大,对计算资源要求高,可能不适合个人或小团队进行。仿真软件如COMSOL价格昂贵,对于个人学习者来说门槛较高。反方观点:计算机模型在电池设计中是有用的,尤其是当拥有自己的材料机理模型和参数库时,可以将电芯设计变成一种更为系统化的工作。通过有针对性的仿真模拟,可以对公司的实际开发提供指导,尤其是在材料体系不变,只变设计信息的情况下,仿真的精度可以做到95%以上。随着云计算和大数据技术的发展,计算量大的问题可以得到解决,使得仿真模拟更加可行。有公司正在开发自己的仿真软件,这可能会降低仿真的门槛,使得更多的人能够参与到仿真工作中来。对于,电池仿真模拟,你怎么看?请参加以下的投票吧!公众号持续更新和分享锂电技术知识与资讯,终于获得了留言功能,前往屏幕最下方即可写下留言,期待与大家更多地留言互动交流,感谢朋友们继续支持与关注。更多的内容,也可以在公众号搜索阅读请大家继续支持本公众号,并提出宝贵的意见,期望朋友们在这里有所收获。来源:锂想生活

未登录
还没有评论
课程
培训
服务
行家
VIP会员 学习 福利任务 兑换礼品
下载APP
联系我们
帮助与反馈