【正文】 兩極相應(yīng)的庫侖容量及其各自可逆鋰離子的數(shù)目。鋰離子電池過充電會(huì)嚴(yán)重?fù)p害電池的性能，甚至可能會(huì)導(dǎo)致爆炸造成人員傷害。 maintain instrument III 目 錄 摘 要 .............................................................. I Abstract........................................................... II 前言 ................................................................ 1 1 設(shè)計(jì)目的 .......................................................... 2 2 鋰離子電池容量衰減本質(zhì)原因 ........................................ 3 過充電 ....................................................... 3 石墨負(fù)極的過充反應(yīng) ..................................... 3 正極過充反應(yīng) ........................................... 3 電解液在過充時(shí)氧化反應(yīng) ................................. 4 電解液分解（還原 ） ........................................... 4 在電極上分解 ........................................... 4 自放電 ....................................................... 6 電極不穩(wěn)定性 ................................................. 7 結(jié)構(gòu)變化（相變） ....................................... 7 正極溶解 ............................................... 8 3 設(shè)計(jì)基本思路 ..................................................... 11 4 技術(shù)關(guān)鍵均衡電路設(shè)計(jì) ............................................. 12 5 該設(shè)計(jì)創(chuàng)新點(diǎn) ..................................................... 16 6 技術(shù)關(guān)鍵 ......................................................... 17 7 技術(shù)指標(biāo) ......................................................... 18 8 為提高鋰離子電池的性能現(xiàn)有技術(shù) ................................... 19 從材料入手 .................................................. 19 從電池結(jié)構(gòu)入手 .............................................. 19 保護(hù)電路設(shè)計(jì) ................................................ 19 日常生活維護(hù)著手 ............................................ 19 9 該設(shè)計(jì)的顯著優(yōu)點(diǎn) ................................................. 21 結(jié)束語 ............................................................. 22 IV 致 謝 ............................................................. 23 參考文獻(xiàn)： ......................................................... 24 1 前言 通過充分的市場調(diào)研和資料檢索及目前的確鑿的情況來看，多數(shù)人過多的依賴鋰離子電池壽命長等優(yōu)點(diǎn)，而忽視了對其的維護(hù)。隨著技術(shù)的不斷更新，目前，鋰離子電池組已經(jīng)廣泛應(yīng)用于筆記本電腦、備用電源、公交、出租等領(lǐng)域，動(dòng)力鋰離子電池已成趨勢。 鋰離子電池因其工作電壓高、體積小、質(zhì)量輕、無記憶效應(yīng)、無污染、自放電小、循環(huán)壽命長，而成為一種理想電源。 lithium battery。 2 1 設(shè)計(jì)目的 目前鋰離子電池組的充電一般都采用串聯(lián)充電，但由于單體鋰離子電池之間在容量、內(nèi)阻、衰減特性、自放電等性能方面的差異，在對鋰離子電池組串聯(lián)充電時(shí)，電池組中容量最小的那只單體鋰離子電池將最先充滿電，而此時(shí)，其他電池還沒有充滿電，如果繼續(xù)串 聯(lián)充電，則已充滿電的單體鋰離子電池就可能會(huì)被過充電。在鋰離子電池中，容量平衡表示成為正 極對負(fù)極的質(zhì)量比，即： γ =m+/m=Δ xC/Δ yC+ 式中 C 指電極的理論庫侖容量，Δ x、Δ y 分別指嵌入負(fù)極及正極的鋰離子的化學(xué)計(jì)量數(shù)。 對于理想的 Liion 電池系統(tǒng)，在其循環(huán)周期內(nèi)容量平衡不發(fā)生改變，每次循環(huán)中的初始容量為一定值 ，然而實(shí)際上情況卻復(fù)雜得多。導(dǎo)致放電效率降低和容量損 失，原因 ①可循環(huán)鋰量減少； ②沉積的金屬鋰與溶劑或支持電解質(zhì)反應(yīng)形成 Li2CO3， LiF 或其他產(chǎn)物； ③金屬鋰通常形成于負(fù)極與隔膜之間，可能阻塞隔膜的孔隙增大電池內(nèi)阻。但是，在高充電率的情況 4 下，即使正負(fù)極活性物的比例正常，也可能發(fā)生金屬鋰的沉積。 （ 2）λ MnO2 （ 3）鋰錳反應(yīng)發(fā)生在鋰錳氧化物完全脫鋰的狀態(tài)下： λ MnO2→ Mn2O3+O2(g) 電解液在過充時(shí)氧化反應(yīng) 當(dāng)壓高于 時(shí)電解液就會(huì)氧化生成不溶物（如 Li2Co3）和氣體，這些不溶物會(huì)堵塞在電極的微孔里面阻礙鋰離子的遷移而造成循環(huán)過程中容量損失。假設(shè)每次充電時(shí)都消耗一小部分電解液，那么在電池裝配時(shí)就需要更多的電解液。 正極分解電壓通常大于 (相對于 Li/ Li+)，所以，它們在正極上不易分解。從而維持碳負(fù) 極的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。在電解液中加一些無機(jī)添加劑，如 CO2， N2O， CO， SO2和 Sx2等，可加速鈍化膜的形成，并能抑制溶劑的共嵌和分解，加入冠醚類有機(jī)添加劑也有同樣的效果。反映出鈍化層的厚度是隨循環(huán)次數(shù)而增加的。鋰離子電池自放電導(dǎo)致容量損失分兩種情況：一是可逆容量損失；二是不可逆容量的損失。 溶劑的氧化主要發(fā)生在碳黑表面，降低碳黑表面積可以控制自放電速率，但對于 LiMn2O4正極材料來說，降低活性物質(zhì)表面積同樣重要， 同時(shí)集電體表面對溶劑氧化所起的作用也不容忽視。 長時(shí)間或經(jīng)常自放電時(shí)，鋰有可能沉積在碳上，增大兩極間容量不平衡程 7 Pistoia 等比較了 3 種主要金屬氧化物正極在各種不同電解液中的自放電速率，發(fā)現(xiàn)自放電速率隨電解液不同而不同。 結(jié)構(gòu)變化（相變） 其中電極在充放電循環(huán)過程中結(jié)構(gòu)的變化是最重要的因素。 Xia 等認(rèn)為在低電壓區(qū)，電壓曲線呈“ S”形，此時(shí)對應(yīng)著單一的立方晶體結(jié)構(gòu)，而高電壓區(qū)“ L”形則說明存在兩相，