Deteriorarea expansiunii bateriei cu litiu

Caracteristicile cochiliei
Litiul, cu număr atomic 3 și greutate atomică de 6,941, este cel mai ușor element de metal alcalin. Pentru a îmbunătăți siguranța și tensiunea, oamenii de știință au inventat materiale precum grafitul și oxidul de litiu-cobalt pentru a stoca atomii de litiu. Structura moleculară a acestor materiale formează grile de stocare minuscule la scară nanometrică care pot fi folosite pentru a stoca atomii de litiu. În acest fel, chiar dacă carcasa bateriei este spartă și intră oxigen, moleculele de oxigen sunt prea mari pentru a intra în aceste mici grile de stocare, astfel încât atomii de litiu să nu intre în contact cu oxigenul și să evite explozia.
Măsuri de protecție
Când celula bateriei cu litiu este supraîncărcată la o tensiune mai mare de 4,2 V, vor începe să apară efecte secundare. Cu cât tensiunea de supraîncărcare este mai mare, cu atât pericolul este mai mare. Când tensiunea celulei bateriei cu litiu este mai mare de 4,2 V, numărul de atomi de litiu care rămân în materialul electrodului pozitiv este mai mic de jumătate, iar grila de stocare se prăbușește adesea în acest moment, determinând pierderea permanentă a capacității bateriei. Dacă încărcarea continuă, deoarece grila de stocare a electrodului negativ este deja plină de atomi de litiu, metalul de litiu se va acumula pe suprafața materialului electrodului negativ. Acești atomi de litiu vor crește dendrite de la suprafața electrodului negativ către direcția ionilor de litiu. Aceste cristale de litiu metalic vor trece prin diafragmă și vor scurtcircuita electrozii pozitivi și negativi. Uneori, bateria explodează înainte de scurtcircuitul. Acest lucru se datorează faptului că în timpul procesului de supraîncărcare, electrolitul și alte materiale se vor descompune și vor produce gaz, determinând umflarea și ruperea carcasei bateriei sau supapei de presiune, permițând oxigenului să intre și să reacționeze cu atomii de litiu acumulați pe suprafața electrodului negativ, si apoi exploda.
Prin urmare, atunci când încărcați bateriile cu litiu, este necesar să setați o limită superioară de tensiune pentru a ține cont de durata de viață a bateriei, capacitatea și siguranța în același timp. Cea mai ideală limită superioară a tensiunii de încărcare este 4,2 V. Există, de asemenea, o limită de tensiune inferioară la descărcarea bateriilor cu litiu. Când tensiunea bateriei este mai mică de 2,4 V, unele materiale vor începe să fie deteriorate. Deoarece bateria se va auto-descărca, cu cât este mai mult descărcată, cu atât tensiunea va fi mai mică. Prin urmare, cel mai bine este să nu opriți descărcarea la 2,4 V. În perioada în care bateria cu litiu este descărcată de la 3,0V la 2,4 V, energia eliberată reprezintă doar aproximativ 3% din capacitatea bateriei. Prin urmare, 3.0V este o tensiune de întrerupere a descărcării ideală. La încărcare și descărcare, pe lângă restricțiile de tensiune, sunt necesare și restricții de curent. Când curentul este prea mare, ionii de litiu nu vor avea timp să intre în celula de stocare și se vor aduna pe suprafața materialului.
După ce acești ioni de litiu obțin electroni, atomii de litiu vor fi cristalizati pe suprafața materialului, ceea ce este periculos la fel ca supraîncărcarea. Dacă carcasa bateriei este spartă, aceasta va exploda. Prin urmare, protecția bateriilor litiu-ion trebuie să includă cel puțin: limita superioară a tensiunii de încărcare, limita inferioară a tensiunii de descărcare și limita superioară a curentului. În general, pe lângă celula bateriei cu litiu, va exista o placă de protecție în pachetul de baterii cu litiu, care asigură în principal aceste trei protecții. Cu toate acestea, aceste trei protecții ale plăcii de protecție nu sunt în mod evident suficiente, iar exploziile bateriilor cu litiu sunt încă frecvente în întreaga lume. Pentru a asigura siguranța sistemului de baterii, este necesar să se efectueze o analiză mai atentă a cauzelor exploziilor bateriei.