Защитные меры для литиевых батарей

После перезарядки элемента литиевой батареи до напряжения выше 4,2 В у него начнутся побочные эффекты. Чем выше напряжение перезарядки, тем выше опасность. Когда напряжение элемента литиевой батареи превышает 4,2 В, в материале положительного электрода остается менее половины атомов лития. В это время аккумуляторная ячейка часто выходит из строя, вызывая необратимую потерю емкости батареи. Если зарядка продолжается, поскольку накопительная ячейка отрицательного электрода уже заполнена атомами лития, последующий металлический литий будет накапливаться на поверхности материала отрицательного электрода. Эти атомы лития будут выращивать дендритные кристаллы с поверхности отрицательного электрода в направлении ионов лития. Эти кристаллы металлического лития проходят через диафрагму, вызывая короткое замыкание между положительным и отрицательным полюсами. Иногда батарея взрывается до того, как произойдет короткое замыкание, потому что в процессе перезарядки такие материалы, как электролит, разлагаются с образованием газа, в результате чего корпус батареи или клапан давления вздуваются и разрываются, позволяя кислороду проникнуть и вступить в реакцию с атомами лития, накопленными на аккумуляторе. поверхности отрицательного электрода, что приводит к взрыву.
Поэтому при зарядке литий-ионных аккумуляторов необходимо установить ограничение по напряжению, чтобы одновременно учитывать срок службы аккумулятора, его емкость и безопасность. Оптимальное ограничение зарядного напряжения составляет 4,2 В. При разрядке литиевых аккумуляторов также должен быть нижний предел напряжения. Когда напряжение элемента батареи ниже 2,4 В, некоторые материалы начнут повреждаться. Кроме того, поскольку батарея саморазряжается, чем дольше она разряжается, тем ниже будет напряжение. Поэтому лучше не разряжать его на 2,4В до остановки. В период разрядки от 3,0В до 2,4В энергия, выделяемая литиевыми батареями, составляет всего около 3 процентов от емкости батареи. Таким образом, 3,0В является идеальным напряжением отсечки разряда. Во время заряда и разряда помимо ограничения напряжения необходимо также ограничение тока. Когда сила тока слишком высока, ионы лития не могут вовремя попасть в накопительную ячейку и будут собираться на поверхности материала.
После того, как эти ионы лития приобретут электроны, они будут генерировать кристаллы атомов лития на поверхности материала, что, как и перезарядка, может представлять опасность. Если корпус аккумулятора разорвется, он взорвется. Поэтому защита литий-ионных аккумуляторов должна как минимум включать: верхний предел зарядного напряжения, нижний предел разрядного напряжения и верхний предел тока. Как правило, блок литиевых батарей, в дополнение к ячейкам литиевой батареи, будет иметь защитную пластину, которая в основном обеспечивает эти три защиты. Однако этих трех защит защитного щита явно недостаточно, и глобальные взрывы литиевых батарей по-прежнему часты. Для обеспечения безопасности аккумуляторной системы необходимо провести более подробный анализ причин взрывов аккумуляторов.