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鋰電池安全問題分析

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:1613次  |  2018年06月21日  

一次鋰電池包裝上標(biāo)明“禁止充電"是有充分科學(xué)依據(jù)的,是出于安全角度保護(hù)消費(fèi)者的作法。事實(shí)上,鋰錳電池并非完全不能充電。從電化學(xué)的原理看:金屬鋰作為電池的負(fù)極,二氧化錳作為電池的正極,兩者均要參加鋰電池內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)。電池放電時(shí)的反應(yīng)為Li+MnO2-R1nOOLi。放電過程中,金屬鋰不斷被消耗,生成化合物MnOOLi。當(dāng)金屬鋰被安全消耗之后,放電結(jié)束,電池的開路電壓也由3.3V降為2.8V。如果用外部電源對電池充電時(shí),電池內(nèi)會發(fā)生放電反應(yīng)的逆反應(yīng),部分MnOOLi開始分解,重新生成Li和MnO,隨著充電的繼續(xù),電池的開路電壓也開始上升,最高可達(dá)4.2V。充完電的電池靜置一段時(shí)間后,電池內(nèi)部達(dá)到平衡,電池的開路電壓可恢復(fù)為正常的3.2-3.5V。由于充電過程生成的MnO2和Li其微觀結(jié)構(gòu)與原來的純物質(zhì)不完全相同,其活性也不相同。對充過電的電池放電時(shí)就會發(fā)現(xiàn)其容量比新電池低許多。以常見的CR123A電池為例,一只新的電池用50電阻連續(xù)放電,容童可以達(dá)到110mAh,約合130分鐘,一只新電池用于照相機(jī)拍照,連續(xù)閃光和倒帶,至少可拍10卷。而對首次充電的電池,用5Ω電阻連續(xù)放電,容量不超過400mAh,約合40分鐘,用于照相機(jī)拍照,連續(xù)閃光和倒帶,頂多可拍4卷。隨著充電次數(shù)的增加,MnOOLi的轉(zhuǎn)化率越來越低,大約10次之后,電池便很難再充電了。

在專業(yè)的教科書上,沒有討論鋰錳電池的可充性,因?yàn)槔碚摷笆聦?shí)均證明鋰錳可以充電,但因其活性物質(zhì)MnOOLi的可逆性差,其循環(huán)次數(shù)無法達(dá)到充電電池的要求.所以不能稱之為二次電池。同樣的道理,堿錳電池和氧化銀電池也不是完全不可充電。事實(shí)上堿錳可充電池已經(jīng)有廠家在少量生產(chǎn)。

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