Misure protettive per le batterie al litio

Dopo che la cella della batteria al litio è sovraccaricata in una tensione superiore a 4,2 V, inizierà ad avere effetti collaterali. Maggiore è la tensione di sovraccarico, maggiore è il pericolo. Quando la tensione delle cellule di litio è superiore a 4,2 V, il numero di atomi di litio rimasti nel materiale del catodo è inferiore alla metà e la cella di stoccaggio spesso collassa, causando la perdita di capacità permanente della batteria. Se la ricarica continua, il successivo metallo di litio si accumulerà sulla superficie del materiale anodo perché la cellula anodo è già riempita con atomi di litio. Questi atomi di litio cresceranno cristalli dendritici dalla superficie dell'anodo nella direzione degli ioni di litio. Questi cristalli di metallo al litio passano attraverso il diaframma, corticendo gli elettrodi positivi e negativi. A volte la batteria esplode prima che si verifichi un cortocircuito, perché durante il processo di sovraccarico, l'elettrolita e altri materiali si decompongono per produrre gas, causando l'espansione e la rottura della valvola di pressione della batteria e quindi esplodere.

Pertanto, quando si carica le batterie al litio, il limite di tensione superiore deve essere impostato per tenere conto della vita, della capacità e della sicurezza della batteria contemporaneamente. Il limite superiore ottimale della tensione di ricarica è 4,2 V. Dovrebbe esserci anche un limite di tensione inferiore quando la cella della batteria al litio viene scaricata. Quando la tensione cellulare è inferiore a 2,4 V, alcuni materiali inizieranno a essere distrutti. E poiché la batteria si scaricherà, più a lungo viene scaricata, minore è la tensione, quindi è meglio non metterla a 2,4 V prima di fermarsi durante lo scarico. Durante il periodo da 3,0 V a 2,4 V scarico, l'energia rilasciata dalle batterie al litio rappresenta solo circa il 3% della capacità della batteria. Pertanto, 3.0 V è una tensione di cut-off di scarico ideale. Durante la ricarica e lo scarico, oltre al limite di tensione, è anche necessario il limite di corrente. Quando la corrente è troppo alta, gli ioni al litio non hanno il tempo di entrare nella cella di stoccaggio e si accumuleranno sulla superficie del materiale.

Dopo che questi ioni di litio ottengono elettroni, producono cristalli di atomo di litio sulla superficie del materiale, che è pericoloso quanto il sovraccarico. Nel caso in cui l'involucro della batteria si crepe, esplose. Pertanto, la protezione delle batterie agli ioni di litio dovrebbe includere: il limite superiore della tensione di ricarica, il limite inferiore della tensione di scarico e il limite superiore della corrente. Generalmente, nel pacco batteria al litio, oltre alla cella della batteria al litio, ci sarà una piastra protettiva, che fornisce principalmente queste tre protezioni. Tuttavia, queste tre protezioni della piastra di protezione non sono ovviamente sufficienti e le esplosioni della batteria al litio sono ancora frequenti in tutto il mondo. Per garantire la sicurezza del sistema della batteria, è necessario eseguire un'analisi più attenta della causa dell'esplosione della batteria.