Schade door uitbreiding van de lithiumbatterij

Shell-kenmerken
Lithium, met atoomnummer 3 en atoomgewicht van 6,941, is het lichtste alkalimetaalelement. Om de veiligheid en de spanning te verbeteren, hebben wetenschappers materialen zoals grafiet en lithiumkobaltoxide uitgevonden om lithiumatomen op te slaan. De moleculaire structuur van deze materialen vormt kleine opslagroosters op nanoschaal die kunnen worden gebruikt om lithiumatomen op te slaan. Op deze manier zijn de zuurstofmoleculen, zelfs als de batterijbehuizing kapot is en er zuurstof binnendringt, te groot om deze kleine opslagroosters binnen te dringen, zodat de lithiumatomen niet in contact komen met zuurstof en een explosie voorkomen.
Beschermingsmaatregelen
Wanneer de lithiumbatterijcel wordt overladen tot een spanning hoger dan 4,2 V, zullen er bijwerkingen optreden. Hoe hoger de overlaadspanning, hoe groter het gevaar. Wanneer de celspanning van de lithiumbatterij hoger is dan 4,2 V, is het aantal resterende lithiumatomen in het positieve elektrodemateriaal minder dan de helft, en het opslagrooster stort op dat moment vaak in, waardoor de batterij permanent capaciteitsverlies heeft. Als het opladen doorgaat, zal het daaropvolgende lithiummetaal zich ophopen op het oppervlak van het negatieve elektrodemateriaal, aangezien het opslagrooster van de negatieve elektrode al vol zit met lithiumatomen. Deze lithiumatomen zullen dendrieten laten groeien vanaf het negatieve elektrodeoppervlak in de richting van lithiumionen. Deze lithiummetaalkristallen zullen door het diafragma gaan en de positieve en negatieve elektroden kortsluiten. Soms explodeert de batterij voordat de kortsluiting optreedt. Dit komt omdat tijdens het overlaadproces de elektrolyt en andere materialen zullen ontbinden en gas zullen produceren, waardoor de batterijbehuizing of het drukventiel zal opzwellen en scheuren, waardoor zuurstof kan binnendringen en kan reageren met de lithiumatomen die zich ophopen op het oppervlak van de negatieve elektrode. en dan ontploffen.
Daarom is het bij het opladen van lithiumbatterijen noodzakelijk om een ​​bovenste spanningslimiet in te stellen om tegelijkertijd rekening te houden met de levensduur, capaciteit en veiligheid van de batterij. De meest ideale bovengrens van de laadspanning is 4,2V. Er is ook een lagere spanningslimiet bij het ontladen van lithiumbatterijen. Wanneer de accuspanning lager is dan 2,4 V, zullen sommige materialen beschadigd raken. Omdat de accu zichzelf ontlaadt, zal de spanning lager zijn naarmate deze langer wordt ontladen. Daarom kun je het beste niet stoppen met ontladen bij 2,4 V. Gedurende de periode waarin de lithiumbatterij wordt ontladen van 3,0V naar 2,4V, is de vrijkomende energie slechts goed voor ongeveer 3% van de batterijcapaciteit. Daarom is 3.0V een ideale ontladingsafsnijspanning. Bij het laden en ontladen zijn naast spanningsbeperkingen ook stroombeperkingen noodzakelijk. Wanneer de stroom te groot is, hebben lithiumionen geen tijd om de opslagcel binnen te dringen en verzamelen ze zich op het oppervlak van het materiaal.
Nadat deze lithiumionen elektronen hebben verkregen, zullen lithiumatomen worden gekristalliseerd op het oppervlak van het materiaal, wat net zo gevaarlijk is als overladen. Als de batterijbehuizing kapot is, zal deze ontploffen. Daarom moet de bescherming van lithium-ionbatterijen op zijn minst het volgende omvatten: de bovengrens van de laadspanning, de ondergrens van de ontlaadspanning en de bovengrens van de stroom. Over het algemeen zal er naast de lithiumbatterijcel een beschermingsbord in het lithiumbatterijpak zitten, dat voornamelijk deze drie beveiligingen biedt. Deze drie beschermingen van de beveiligingsplaat zijn echter duidelijk niet voldoende, en explosies van lithiumbatterijen komen nog steeds vaak voor over de hele wereld. Om de veiligheid van het batterijsysteem te garanderen, is het noodzakelijk om een ​​zorgvuldiger analyse uit te voeren van de oorzaken van batterij-explosies.