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过放电指电池在正常放电截止电压后仍持续放电(如三元锂电池低于3.2V),导致活性物质完全耗尽、内部化学反应不可逆进行的过程。对电池性能的负面影响:
1.容量衰减
.电极结构破坏:过放电会导致正极材料(如锂离子电池的钴酸锂)结构坍塌,负极材料(如石墨)表面形成不可逆的锂沉积或SEI膜增厚,阻碍锂离子嵌入/脱出,永久减少电池容量。
.活性物质损失∶电极材料分解后,部分活性物质无法参与后续充放电循环,导致容量不可逆下降。
2.内阻增加
.电极/电解液副反应:过放电时,电极与电解液发生剧烈副反应,生成气体(如氢气、氧气)或固体副产物((如碳酸锂),沉积在电极表面,阻碍电子传输,导致内阻显著升高。
.隔膜损伤:高压差可能使隔膜变形或破裂,增加内部短路风险,进一步升高内阻。
3.循环寿命缩短
.累计损伤:每次过放电都会加速电极材料老化,缩短电池可充放电次数。例如,锂离子电池在过放电后,循环寿命可能减少30%-50%。
.热失控风险:内阻增加导致放电时发热加剧,若散热不良,可能引发热失控,甚至起火或爆炸。
4.安全性风险
.电解液分解:过放电时,电解液可能分解产生易燃气体(如氢气),增加爆炸风险。
.铜箔溶解:锂离子电池过放电至0V时,负极铜箔可能溶解并沉积在正极,形成内部短路,导致电池失效或热失控。
5.自放电率上升
.副产物催化:过放电产生的副产物(如金属锂)可能催化电解液分解,加速自放电过程,使电池在静置时更快失去电量。