اقدامات محافظتی برای باتری های لیتیوم

بعد از اینکه سلول باتری لیتیوم بیش از حد به ولتاژ بالاتر از 4.2 ولت شارژ شد ، شروع به عوارض جانبی خواهد کرد. هرچه ولتاژ اضافی بالاتر باشد ، خطر بیشتر می شود. هنگامی که ولتاژ سلول لیتیوم از 4.2 ولت بالاتر است ، تعداد اتم های لیتیوم باقی مانده در مواد کاتد کمتر از نیمی است و سلول ذخیره سازی اغلب از بین می رود و باعث می شود باتری ظرفیت دائمی را از دست بدهد. اگر شارژ ادامه یابد ، فلز لیتیوم متعاقب آن بر روی سطح ماده آند جمع می شود زیرا سلول آند از قبل با اتم های لیتیوم پر شده است. این اتم های لیتیوم کریستال های دندریتیک را از سطح آند در جهت یون های لیتیوم رشد می دهند. این کریستال های فلزی لیتیوم از دیافراگم عبور می کنند و الکترودهای مثبت و منفی را کوتاه می کنند. بعضی اوقات باتری قبل از وقوع یک مدار کوتاه منفجر می شود ، زیرا در طی فرآیند شارژ بیش از حد ، الکترولیت و سایر مواد برای تولید گاز تجزیه می شوند و باعث می شوند که پوسته باتری یا دریچه فشار گسترش یابد و باعث شود اکسیژن وارد شود و با اتم های لیتیوم انباشته شده بر روی سطح آند ، واکنش نشان دهد و سپس منفجر شود.

بنابراین ، هنگام شارژ باتری های لیتیوم ، باید حد ولتاژ فوقانی تنظیم شود تا عمر ، ظرفیت و ایمنی باتری همزمان در نظر گرفته شود. حد بالایی بهینه ولتاژ شارژ 4.2 ولت است. هنگام تخلیه سلول باتری لیتیوم نیز باید محدودیت ولتاژ کمتری داشته باشد. هنگامی که ولتاژ سلول زیر 2.4 ولت باشد ، برخی از مواد از بین می روند. و از آنجا که باتری خود را تخلیه می کند ، هر چه طولانی تر تخلیه شود ، ولتاژ پایین تر است ، بنابراین بهتر است قبل از توقف هنگام تخلیه ، آن را به 2.4 ولت بریزید. در طی دوره از 3.0 ولت تا 2.4 ولت ، انرژی آزاد شده توسط باتری های لیتیوم فقط حدود 3 ٪ از ظرفیت باتری را تشکیل می دهد. بنابراین ، 3.0V ولتاژ برش تخلیه ایده آل است. هنگام شارژ و تخلیه ، علاوه بر حد ولتاژ ، حد فعلی نیز لازم است. هنگامی که جریان خیلی زیاد باشد ، یون های لیتیوم وقت ورود به سلول ذخیره سازی را ندارند و روی سطح مواد جمع می شوند.

پس از این که این یونهای لیتیوم الکترون ها را به دست می آورند ، کریستال های اتم لیتیوم را روی سطح مواد تولید می کنند ، که به اندازه شارژ بیش از حد خطرناک است. در صورت ترک بستر باتری ، منفجر می شود. بنابراین ، محافظت از باتری های لیتیوم یون باید شامل موارد زیر باشد: حد بالایی ولتاژ شارژ ، حد پایین ولتاژ تخلیه و حد بالایی جریان. به طور کلی ، در بسته باتری لیتیوم ، علاوه بر سلول باتری لیتیوم ، یک صفحه محافظ نیز وجود خواهد داشت که عمدتا این سه محافظ را فراهم می کند. با این حال ، این سه محافظت از صفحه محافظت آشکارا کافی نیست ، و انفجارهای باتری لیتیوم هنوز در سراسر جهان مکرر است. برای اطمینان از ایمنی سیستم باتری ، باید تجزیه و تحلیل دقیق تر از علت انفجار باتری انجام شود.