Skyddsåtgärder för litiumjonbatterier

Efter att litiumbattericellen är överladdad till en spänning högre än 4,2V börjar biverkningar uppstå. Ju högre överladdningsspänning, desto högre risk. När litiumbattericellens spänning är högre än 4,2 V finns mindre än hälften av litiumatomerna kvar i katodmaterialet. Vid denna tidpunkt kollapsar lagringscellen ofta, vilket resulterar i en permanent minskning av batterikapaciteten. Om laddningen fortsätter, eftersom lagringscellen i den negativa elektroden har fyllts med litiumatomer, kommer efterföljande litiummetall att ackumuleras på ytan av det negativa elektrodmaterialet. Dessa litiumatomer kommer att växa dendritiska kristaller från den negativa ytan till litiumjonernas riktning. Dessa litiummetallkristaller kommer att passera genom membranpapperet och kortsluta de positiva och negativa elektroderna. Ibland exploderar batteriet innan kortslutningen inträffar. Detta beror på att under överladdningsprocessen kommer elektrolyt och andra material att knäckas för att producera gas, vilket gör att batteriskalet eller tryckventilen buktar ut och spricker, vilket gör att syre kan komma in och reagera med litiumatomer som ackumuleras på den negativa ytan och sedan explodera. Därför måste den övre spänningsgränsen ställas in vid laddning av litiumbatteriet för att ta hänsyn till batteriets livslängd, kapacitet och säkerhet. Den optimala övre gränsen för laddningsspänning är 4,2V. Det bör också finnas en lägre spänningsgräns när litiumbattericellen är urladdad. När cellspänningen är lägre än 2,4V börjar vissa material skadas. Eftersom batteriet kommer att ladda ur sig själv, ju längre det är urladdat, desto lägre blir spänningen. Därför är det bäst att inte stanna vid 2,4V under urladdning. Under perioden från 3,0 V till 2,4 V står den energi som frigörs av litiumbatteriet endast för cirka 3% av batterikapaciteten. Därför är 3.0V en idealisk urladdningsavståelsespänning.

Under laddning och urladdning, förutom spänningsbegränsning, är strömbegränsning också nödvändig. När strömmen är för stor har litiumjoner inte tid att komma in i lagringscellen och kommer att samlas på ytan av materialet. Efter att dessa litiumjoner förvärvat elektroner kommer litiumatomer att kristallisera på materialets yta, vilket är detsamma som överladdning, vilket kommer att orsaka fara. Om batterilådan går sönder exploderar den.

Därför bör skyddet av litiumjonbatterier åtminstone innehålla tre saker: övre gräns för laddningsspänning, nedre gränsen för urladdningsspänning och övre strömgräns. I allmänhet kommer det i litiumbatteripaketet, förutom litiumbattericellen, att finnas en skyddsplatta, som huvudsakligen ger dessa tre skydd. Dessa tre skydd av skyddsplattan är dock uppenbarligen otillräckliga. Litiumbatteriexplosioner är fortfarande vanliga runt om i världen. För att säkerställa batterisystemets säkerhet måste orsaken till batteriexplosion analyseras mer noggrant.