Om overmatige ontlading of overbelasting van de batterij als gevolg van oneigenlijk gebruik te voorkomen, is in de enkele lithium-ionbatterij een drievoudig beveiligingsmechanisme geïnstalleerd. Eerst wordt een schakelelement gebruikt. Wanneer de temperatuur in de batterij stijgt, stijgt de weerstandswaarde overeenkomstig. Wanneer de temperatuur te hoog is, stopt hij automatisch met het leveren van stroom; ten tweede wordt een geschikt scheidingsmateriaal geselecteerd. Wanneer de temperatuur tot een bepaalde waarde stijgt, lossen de microporiën op micronniveau op de scheider automatisch op, zodat lithiumionen er niet doorheen kunnen en de interne reactie van de batterij stopt; ten derde wordt een veiligheidsklep (het ontluchtingsgat aan de bovenkant van de batterij) ingesteld. Wanneer de interne druk van de batterij een bepaalde waarde bereikt, gaat de veiligheidsklep automatisch open om de veiligheid van de batterij te garanderen.
Soms, hoewel de batterij zelf veiligheidscontrolemaatregelen heeft, faalt de bediening om de een of andere reden, ontbreekt de veiligheidsklep of wordt het gas niet op tijd door de veiligheidsklep vrijgegeven, en zal de interne druk van de batterij scherp stijgen en een explosie veroorzaken .
Over het algemeen is de totale energie die is opgeslagen in een lithium-ionbatterij omgekeerd evenredig met de veiligheid ervan. Naarmate de capaciteit van de batterij toeneemt, neemt ook het volume van de batterij toe, verslechteren de prestaties van de batterij bij het afvoeren van warmte en neemt de kans op een ongeval aanzienlijk toe. Voor lithium-ionbatterijen die in mobiele telefoons worden gebruikt, is de basisvereiste dat de kans op een veiligheidsongeval minder dan één op een miljoen moet zijn, wat ook de minimumnorm is die voor het publiek aanvaardbaar is. Voor lithium-ionbatterijen met een grote capaciteit, vooral voor auto's, is het bijzonder belangrijk om geforceerde warmteafvoer te gebruiken.
Kies veiliger elektrodematerialen, zoals lithiummanganaatmaterialen. Wat de moleculaire structuur betreft, wordt ervoor gezorgd dat de lithiumionen van de positieve elektrode volledig zijn ingebed in de koolstofporiën van de negatieve elektrode wanneer ze volledig zijn opgeladen, waardoor de vorming van dendrieten fundamenteel wordt vermeden. Tegelijkertijd zorgt de stabiele structuur van lithiummanganaat ervoor dat de oxidatieprestaties ervan veel lager zijn dan die van lithiumkobaltoxide, en dat de ontledingstemperatuur 100 graden hoger is dan die van lithiumkobaltoxide. Zelfs als er door externe kracht een interne kortsluiting (naalddoorboring) of een externe kortsluiting optreedt, kan het gevaar van verbranding en explosie veroorzaakt door het neerslaan van metallisch lithium tijdens het overladen volledig worden vermeden.
Bovendien kan het gebruik van lithiummanganaatmaterialen ook de kosten aanzienlijk verlagen.
Om de prestaties van bestaande veiligheidscontroletechnologieën te verbeteren, moeten eerst de veiligheidsprestaties van lithium-ionbatterijcellen worden verbeterd, wat vooral belangrijk is voor batterijen met een grote capaciteit. Kies een membraan met goede thermische uitschakelprestaties. De functie van het diafragma is om de doorgang van lithiumionen mogelijk te maken en tegelijkertijd de positieve en negatieve elektroden van de batterij te isoleren. Wanneer de temperatuur stijgt, wordt deze gesloten voordat het diafragma smelt, waardoor de interne weerstand stijgt tot 2000 ohm, waardoor de interne reactie stopt.
Wanneer de interne druk of temperatuur de vooraf ingestelde standaard bereikt, gaat de explosieveilige klep open en begint de druk vrij te geven om overmatige interne gasophoping en vervorming te voorkomen en uiteindelijk de granaat te laten barsten.
Verbeter de regelgevoeligheid, selecteer gevoeligere regelparameters en gebruik gezamenlijke controle van meerdere parameters (dit is vooral belangrijk voor batterijen met een grote capaciteit). Lithium-ionbatterijpakketten met een grote capaciteit bestaan uit meerdere cellen in serie/parallel. Zo ligt de spanning van een laptopcomputer boven de 10V en is de capaciteit groot. Over het algemeen kunnen 3 tot 4 afzonderlijke cellen in serie aan de spanningsvereisten voldoen, en vervolgens worden 2 tot 3 batterijpakketten in serie parallel geschakeld om een grotere capaciteit te garanderen.
Batterijpakketten met een grote capaciteit zelf moeten worden uitgerust met completere beveiligingsfuncties, en er moeten ook twee circuitsubstraatmodules worden overwogen: de beveiligingscircuitsubstraatmodule (Protection Board PCB) en de Smart Battery Gauge Board-module. Het volledige batterijbeschermingsontwerp omvat: eerste-niveau beschermings-IC (om overbelasting, overontlading en kortsluiting van de batterij te voorkomen), tweede-niveau beschermings-IC (om de tweede overspanning te voorkomen), zekering, LED-indicator, temperatuuraanpassing en andere componenten.
Onder het beschermingsmechanisme op meerdere niveaus kan de laptopbatterij, zelfs als de oplader of laptop een afwijking vertoont, alleen overschakelen naar de automatische beschermingsstatus. Als de situatie niet ernstig is, kan deze na het opnieuw aansluiten vaak normaal werken en zal deze niet ontploffen.
De onderliggende technologie die wordt gebruikt in de lithium-ionbatterijen die in laptops en mobiele telefoons worden gebruikt, is onveilig en er moet worden nagedacht over een veiliger structuur.
Kortom, met de vooruitgang van de materiaaltechnologie en het steeds beter begrijpen van de vereisten voor het ontwerp, de productie, het testen en het gebruik van lithium-ionbatterijen, zullen lithium-ionbatterijen in de toekomst veiliger worden.