鋰離子電池安全使用的充放電范圍

1、T/SHMA ××××—×××× 5 附 錄 A （資料性附錄） 鋰離子電池安全使用的充放電范圍(引用自 GB/T 28164) A.1 通用要求 附錄A補充了主要部分和附件中的說明。它構(gòu)成本文件的一部分。 A.2 鋰離子電池的安全性 為確保鋰離子電池的安全使用，設計和生產(chǎn)鋰離子電池或電池組的制造商應嚴格遵守本文件的要求。如果充電電壓上限不同（即表A.1中所

2、述的系統(tǒng)除外），則可能需要相應地調(diào)整充電上限電壓和充電上限溫度，以滿足試驗標準。 A.3 充電電壓考慮 A.3.1 通用要求 蓄電池采用充電電壓以促進充電過程中的化學反應。 但是，如果充電電壓過高， 會發(fā)生過度的化學反應或副反應，并且電池會變得熱不穩(wěn)定。（可能過熱和熱失控。）因此，最重要的是充電電壓不得超過電池制造商規(guī)定的值。另一方面，電池組制造商應驗證蓄電池在規(guī)定充電電壓下充電的安全性。 A.3.2 充電電壓上限 A.3.2.1 概述

3、 鋰離子電池通常以鋰鈷氧化物為正極活性材料，碳為負極材料。在該電池中，表A.1中定義的充電上限電壓是根據(jù)電池制造商的規(guī)范規(guī)定的，鋰離子電池的示例值為4.25 V，從安全角度來看，這是允許的充電上限電壓。圖A.1顯示了充電的基本工作區(qū)域。 A.3.2.2 安全方面說明 當鋰離子電池在高于充電上限電壓的電壓下充電時， 過量的鋰離子從正極活性材料中脫出， 其晶體結(jié)構(gòu)趨于崩塌。因此，作為負極材料的碳表面很容易產(chǎn)生氧和金屬鋰沉積。 在這些條件下，

4、當發(fā)生內(nèi)部短路時，比所述電池在規(guī)定條件下充電時更容易發(fā)生熱失控。 因此， 鋰離子電池的充電電壓不能高于建議的充電上限電壓。 還應提供適當?shù)谋Ｗo裝置， 防止充電器可能發(fā)生充電控制故障。 對于50 kHz以上的交流電流，可能存在紋波，上述內(nèi)容不適用，因為電池中的鋰離子不響應。 T/SHMA ××××—×××× 7 a） 證明當電池在高于表A.1中規(guī)定值的電壓下充

5、電時，正極活性電極材料晶體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性等于或高于電池按規(guī)定值充電時的穩(wěn)定性的試驗結(jié)果； b） 證明當電池在高于表A.1中規(guī)定值的電壓下充電時，負極活性電極材料中鋰的接受度等于或高于電池在規(guī)定值下充電時的接受度的試驗結(jié)果； c） 證明在新的充電上限電壓下（高于表A.1中規(guī)定的值），采用試驗方法在高溫范圍上限對電池進行了測試，并滿足了必要的要求的試驗結(jié)果； d） 證明在低于表A.1規(guī)定值的電壓下充電的電池在高溫范圍上限采用試驗方法進行試驗，

6、并滿足必要的要求的試驗結(jié)果。 A.4 溫度和充電電流的考慮 A.4.1 概述 充電會產(chǎn)生化學反應， 并受溫度的影響。 即使使用相同的充電上限電壓和充電電流， 副反應量或充電產(chǎn)物的狀態(tài)也取決于溫度。 因此，有必要在低溫和高溫范圍內(nèi)降低充電上限電壓或/和最大充電電流。從安全角度來看，這些條件比標準溫度范圍更嚴酷。 圖A.1顯示了典型鋰離子電池可安全充電的基本工作區(qū)域。 A.4.2 推薦溫度范圍 A.4.2.1 概述 在標準溫度范圍內(nèi)，蓄電池

7、可在充電上限電壓和從安全角度規(guī)定的最大充電電流下充電。 試驗溫度的上限和下限分別規(guī)定為標準溫度的最高限和最低限。 例如， 使用鋰鈷氧化物作為正極活性材料、碳作為負極材料的一些鋰離子電池的推薦溫度范圍指定為10 ℃到45 ℃。 A.4.2.2采用不同推薦溫度范圍時的安全考慮 在一些蓄電池中， 由于電解液的熱穩(wěn)定性和其他因素的差異， 采用了不同的推薦溫度范圍， 而不是10 ℃到45 ℃。當采用新的推薦溫度范圍時，應將在不同試驗溫度下充電的電

8、池進行規(guī)定的試驗。同時，應保存解釋試驗溫度變化原因的有關(guān)文件，以便使用不同的溫度。 解釋試驗溫度變化原因的文件示例如下： a） 證明當電池在新的試驗溫度上限充電時，高于45 ℃（典型鋰離子電池標準溫度范圍的上限）時，正極活性電極材料晶體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性等于或高于電池在45 ℃充電時的穩(wěn)定性的試驗結(jié)果； b） 證明電池在新的試驗溫度上限（高于45 ℃+5 ℃）下充電，并使用充電上限電壓，按照規(guī)定的試驗方法進行試驗的試驗結(jié)果； c） 證明當電池