Litija bateriju izplešanās bojājumi

Apvalka īpašības
Litijs, kura atomu skaits ir 3 un atomsvars 6,941, ir vieglākais sārmu metālu elements. Lai uzlabotu drošību un spriegumu, zinātnieki ir izgudrojuši tādus materiālus kā grafīts un litija kobalta oksīds litija atomu uzglabāšanai. Šo materiālu molekulārā struktūra veido nanomēroga mazus uzglabāšanas režģus, kurus var izmantot litija atomu uzglabāšanai. Tādā veidā, pat ja akumulatora korpuss plīst un tajā iekļūst skābeklis, skābekļa molekulu lielā izmēra dēļ tās nevar iekļūt šajos mazajos uzglabāšanas nodalījumos, neļaujot litija atomiem nonākt saskarē ar skābekli un izvairoties no sprādzieniem.
Aizsardzības pasākumi
Pēc litija akumulatora elementu pārlādēšanas līdz spriegumam, kas lielāks par 4,2 V, sāks parādīties blakusparādības. Jo augstāks pārlādes spriegums, jo lielāka ir bīstamība. Kad litija akumulatora elementa spriegums pārsniedz 4,2 V, mazāk nekā puse litija atomu paliek pozitīvā elektroda materiālā, izraisot uzglabāšanas nodalījuma sabrukšanu un neatgriezenisku akumulatora jaudas zudumu. Ja uzlāde turpinās, jo negatīvā elektroda uzglabāšanas nodalījums jau ir piepildīts ar litija atomiem, sekojošais litija metāls uzkrāsies uz negatīvā elektroda materiāla virsmas. Šie litija atomi izaudzēs dendritiskos kristālus no negatīvā elektroda virsmas litija jonu virzienā. Šie litija metāla kristāli izies cauri separatoram, izraisot īssavienojumu starp pozitīvo un negatīvo elektrodu. Dažreiz akumulators eksplodē pirms īssavienojuma, jo pārlādēšanas laikā tādi materiāli kā elektrolīts sadalīsies un radīs gāzi, izraisot akumulatora korpusa vai spiediena vārsta uzbriest un plīsumus, ļaujot skābeklim iekļūt un reaģēt ar litija atomiem, kas uzkrāti uz negatīvā elektroda. virsmas, izraisot sprādzienu.
Tāpēc, uzlādējot litija akumulatorus, ir nepieciešams iestatīt sprieguma augšējo robežu, lai vienlaikus ņemtu vērā akumulatora kalpošanas laiku, ietilpību un drošību. Ideālā uzlādes sprieguma augšējā robeža ir 4,2 V. Izlādējot litija baterijas, jābūt arī zemākai sprieguma robežai. Kad akumulatora elementa spriegums ir zem 2,4 V, daži materiāli sāks bojāties. Akumulatora pašizlādes dēļ spriegums laika gaitā samazināsies. Tāpēc pirms apstāšanās labāk to neizlādēt līdz 2,4 V. Izlādes periodā no 3.0V līdz 2,4 V litija bateriju izdalītā enerģija veido tikai aptuveni 3% no akumulatora jaudas. Tāpēc 3.{12}}V ir ideāls izlādes spriegums. Uzlādes un izlādes laikā papildus sprieguma ierobežojumiem ir nepieciešami arī strāvas ierobežojumi. Ja strāva ir pārāk liela, litija joni nevar savlaicīgi iekļūt uzglabāšanas šūnā un uzkrāties uz materiāla virsmas.
Pēc elektronu iegūšanas šie litija joni uz materiāla virsmas veidos litija atomu kristālus, kas, tāpat kā pārlādēšana, var radīt briesmas. Ja akumulatora korpuss plīsīs, tas eksplodēs. Tāpēc litija jonu akumulatoru aizsardzībai jāietver vismaz trīs elementi: uzlādes sprieguma augšējā robeža, izlādes sprieguma apakšējā robeža un strāvas augšējā robeža. Tipiskā litija akumulatoru komplektā papildus litija akumulatora elementiem ir aizsargplāksne, kas galvenokārt nodrošina šīs trīs aizsardzības funkcijas. Tomēr ar šiem trim aizsargplates aizsardzības līdzekļiem acīmredzami nepietiek, un globāli litija bateriju sprādzieni joprojām ir bieži. Lai nodrošinātu akumulatoru sistēmas drošību, ir jāveic rūpīgāka akumulatora sprādzienu cēloņu analīze.