Μέτρα προστασίας μπαταριών ιόντων λιθίου

Μετά την υπερφόρτιση της μπαταρίας λιθίου σε τάση μεγαλύτερη από 4,2 V, θα αρχίσουν να εμφανίζονται παρενέργειες. Όσο υψηλότερη είναι η τάση υπερφόρτισης, τόσο μεγαλύτερος είναι ο κίνδυνος. Όταν η τάση του στοιχείου μπαταρίας λιθίου είναι υψηλότερη από 4,2 V, λιγότερα από τα μισά άτομα λιθίου παραμένουν στο υλικό της καθόδου. Αυτή τη στιγμή, η κυψέλη αποθήκευσης συχνά καταρρέει, με αποτέλεσμα τη μόνιμη μείωση της χωρητικότητας της μπαταρίας. Εάν η φόρτιση συνεχιστεί, καθώς η κυψέλη αποθήκευσης του αρνητικού ηλεκτροδίου έχει γεμίσει με άτομα λιθίου, το επόμενο μέταλλο λιθίου θα συσσωρευτεί στην επιφάνεια του υλικού του αρνητικού ηλεκτροδίου. Αυτά τα άτομα λιθίου θα αναπτύξουν δενδριτικούς κρυστάλλους από την αρνητική επιφάνεια προς την κατεύθυνση των ιόντων λιθίου. Αυτοί οι κρύσταλλοι μετάλλου λιθίου θα περάσουν μέσα από το διαφραγματικό χαρτί και θα βραχυκυκλώσουν τα θετικά και αρνητικά ηλεκτρόδια. Μερικές φορές, η μπαταρία θα εκραγεί πριν συμβεί το βραχυκύκλωμα. Αυτό συμβαίνει επειδή κατά τη διαδικασία υπερφόρτισης, ο ηλεκτρολύτης και άλλα υλικά θα σπάσουν για να παραχθεί αέριο, γεγονός που κάνει το κέλυφος της μπαταρίας ή τη βαλβίδα πίεσης να διογκώνεται και να σκάει, επιτρέποντας στο οξυγόνο να εισέλθει και να αντιδράσει με άτομα λιθίου που έχουν συσσωρευτεί στην αρνητική επιφάνεια και στη συνέχεια να εκραγεί. Επομένως, κατά τη φόρτιση της μπαταρίας λιθίου, το ανώτερο όριο τάσης πρέπει να ρυθμιστεί ώστε να λαμβάνεται υπόψη η διάρκεια ζωής, η χωρητικότητα και η ασφάλεια της μπαταρίας. Το βέλτιστο ανώτερο όριο τάσης φόρτισης είναι 4,2 V. Θα πρέπει επίσης να υπάρχει χαμηλότερο όριο τάσης όταν αποφορτίζεται η κυψέλη της μπαταρίας λιθίου. Όταν η τάση του στοιχείου είναι χαμηλότερη από 2,4 V, ορισμένα υλικά θα αρχίσουν να καταστρέφονται. Δεδομένου ότι η μπαταρία θα αποφορτιστεί μόνη της, όσο περισσότερο αποφορτίζεται, τόσο χαμηλότερη θα είναι η τάση. Επομένως, είναι καλύτερο να μην σταματάτε στα 2,4 V κατά την εκφόρτιση. Κατά την περίοδο από 3,{11}}V έως 2,4 V, η ενέργεια που απελευθερώνεται από την μπαταρία λιθίου αντιστοιχεί μόνο στο 3 τοις εκατό περίπου της χωρητικότητας της μπαταρίας. Επομένως, το 3.0V είναι μια ιδανική τάση αποκοπής εκφόρτισης.

Κατά τη διάρκεια της φόρτισης και της εκφόρτισης, εκτός από τον περιορισμό τάσης, είναι απαραίτητος και περιορισμός ρεύματος. Όταν το ρεύμα είναι πολύ μεγάλο, τα ιόντα λιθίου δεν έχουν χρόνο να εισέλθουν στην κυψέλη αποθήκευσης και θα συγκεντρωθούν στην επιφάνεια του υλικού. Αφού αυτά τα ιόντα λιθίου αποκτήσουν ηλεκτρόνια, τα άτομα λιθίου θα κρυσταλλωθούν στην επιφάνεια του υλικού, το οποίο είναι το ίδιο με την υπερφόρτιση, η οποία θα προκαλέσει κίνδυνο. Εάν η θήκη της μπαταρίας σπάσει, θα εκραγεί.

Επομένως, η προστασία των μπαταριών ιόντων λιθίου θα πρέπει να περιλαμβάνει τουλάχιστον τρία στοιχεία: ανώτερο όριο τάσης φόρτισης, κατώτερο όριο τάσης εκφόρτισης και ανώτερο όριο ρεύματος. Γενικά, στο πακέτο μπαταριών λιθίου, εκτός από την κυψέλη της μπαταρίας λιθίου, θα υπάρχει μια προστατευτική πλάκα, η οποία παρέχει κυρίως αυτές τις τρεις προστασίες. Ωστόσο, αυτές οι τρεις προστασίες της πλάκας προστασίας είναι προφανώς ανεπαρκείς. Οι εκρήξεις μπαταριών λιθίου εξακολουθούν να είναι συχνές σε όλο τον κόσμο. Για να διασφαλιστεί η ασφάλεια του συστήματος μπαταρίας, η αιτία της έκρηξης της μπαταρίας πρέπει να αναλυθεί πιο προσεκτικά.