Misure di protezione della batteria agli ioni di litio

Dopo che la cella della batteria al litio è stata sovraccaricata a una tensione superiore a 4,2 V, inizieranno a verificarsi effetti collaterali. Maggiore è la tensione di sovraccarico, maggiore è il rischio. Quando la tensione della cella della batteria al litio è superiore a 4,2 V, meno della metà degli atomi di litio rimane nel materiale del catodo. In questo momento, la cella di accumulo spesso collassa, provocando un calo permanente della capacità della batteria. Se la carica viene continuata, poiché la cella di immagazzinamento dell'elettrodo negativo è stata riempita con atomi di litio, il successivo litio metallico si accumulerà sulla superficie del materiale dell'elettrodo negativo. Questi atomi di litio faranno crescere cristalli dendritici dalla superficie negativa alla direzione degli ioni di litio. Questi cristalli di litio metallico passeranno attraverso la carta del diaframma e cortocircuiteranno gli elettrodi positivo e negativo. A volte, la batteria esplode prima che si verifichi il cortocircuito. Questo perché durante il processo di sovraccarico, l'elettrolito e altri materiali si rompono per produrre gas, il che fa gonfiare e scoppiare il guscio della batteria o la valvola di pressione, consentendo all'ossigeno di entrare e reagire con gli atomi di litio accumulati sulla superficie negativa, per poi esplodere. Pertanto, quando si carica la batteria al litio, è necessario impostare il limite di tensione superiore per tenere conto della durata, della capacità e della sicurezza della batteria. Il limite superiore ottimale della tensione di carica è 4,2 V. Ci dovrebbe anche essere un limite di tensione inferiore quando la cella della batteria al litio è scarica. Quando la tensione della cella è inferiore a 2,4 V, alcuni materiali inizieranno a danneggiarsi. Poiché la batteria si scarica da sola, più a lungo si scarica, minore sarà la tensione. Pertanto, è meglio non fermarsi a 2,4 V durante la scarica. Nel periodo compreso tra 3.0V e 2,4 V, l'energia rilasciata dalla batteria al litio rappresenta solo il 3% circa della capacità della batteria. Pertanto, 3.{16}}V è una tensione di interruzione della scarica ideale.

Durante la carica e la scarica, oltre alla limitazione della tensione, è necessaria anche la limitazione della corrente. Quando la corrente è troppo grande, gli ioni di litio non hanno il tempo di entrare nella cella di accumulo e si raccolgono sulla superficie del materiale. Dopo che questi ioni di litio acquisiscono elettroni, gli atomi di litio si cristallizzano sulla superficie del materiale, il che è lo stesso del sovraccarico, causando pericolo. Se la custodia della batteria si rompe, esploderà.

Pertanto, la protezione delle batterie agli ioni di litio dovrebbe includere almeno tre elementi: limite superiore della tensione di carica, limite inferiore della tensione di scarica e limite superiore della corrente. In generale, nel pacco batterie al litio, fatta eccezione per la cella della batteria al litio, sarà presente una piastra di protezione, che fornisce principalmente queste tre protezioni. Queste tre protezioni della piastra di protezione sono però ovviamente insufficienti. Le esplosioni delle batterie al litio sono ancora frequenti in tutto il mondo. Per garantire la sicurezza del sistema batteria, la causa dell'esplosione della batteria deve essere analizzata con maggiore attenzione.