A lítium akkumulátor tágulási sérülése

A héj jellemzői
A 3-as rendszámú, 6,941 atomtömegű lítium a legkönnyebb alkálifém elem. A biztonság és a feszültség javítása érdekében a tudósok olyan anyagokat találtak fel, mint a grafit és a lítium-kobalt-oxid a lítiumatomok tárolására. Ezeknek az anyagoknak a molekuláris szerkezete nanoméretű, apró tárolórácsokat alkot, amelyek lítiumatomok tárolására használhatók. Ily módon még akkor is, ha az akkumulátor héja eltörik és oxigén jut be, az oxigénmolekulák túl nagyok ahhoz, hogy belépjenek ezekbe az apró tárolórácsokba, így a lítium atomok nem érintkeznek oxigénnel és elkerülik a robbanást.
Védelmi intézkedések
Ha a lítium akkumulátor celláját 4,2 V-nál magasabb feszültségre túltöltik, mellékhatások jelentkeznek. Minél nagyobb a túltöltési feszültség, annál nagyobb a veszély. Ha a lítium akkumulátor cella feszültsége meghaladja a 4,2 V-ot, a pozitív elektróda anyagában maradt lítium atomok száma kevesebb, mint a fele, és a tárolórács ilyenkor gyakran összeomlik, ami az akkumulátor tartós kapacitásvesztését okozza. Ha a töltés folytatódik, mivel a negatív elektróda tárolórácsa már tele van lítium atomokkal, a következő lítium fém halmozódik fel a negatív elektród anyagának felületén. Ezek a lítium atomok dendriteket növesztenek a negatív elektród felületéről a lítiumionok irányába. Ezek a lítium fémkristályok áthaladnak a membránon, és rövidre zárják a pozitív és negatív elektródákat. Néha az akkumulátor a rövidzárlat előtt felrobban. Ennek az az oka, hogy a túltöltési folyamat során az elektrolit és más anyagok lebomlanak, és gázt termelnek, ami az akkumulátorház vagy a nyomásszelep megduzzadását és megrepedését okozza, ami lehetővé teszi az oxigén bejutását és a negatív elektróda felületén felgyülemlett lítium atomokkal való reakcióba lépését. majd felrobban.
Ezért a lítium akkumulátorok töltésekor egy felső feszültséghatárt kell beállítani, hogy egyszerre vegyük figyelembe az akkumulátor élettartamát, kapacitását és biztonságát. A töltési feszültség legideálisabb felső határa 4,2 V. A lítium akkumulátorok kisütésekor is van egy alsó feszültséghatár. Ha az akkumulátor feszültsége 2,4 V alatt van, egyes anyagok megsérülnek. Mivel az akkumulátor önkisül, minél hosszabb ideig lemerül, annál alacsonyabb lesz a feszültség. Ezért a legjobb, ha nem hagyja abba a kisütést 2,4 V-on. Abban az időszakban, amikor a lítium akkumulátor 30V-ról 2,4 V-ra lemerül, a felszabaduló energia csak az akkumulátor kapacitásának körülbelül 3%-át teszi ki. Ezért a 3.{13}}V ideális kisülési feszültség. Töltésnél és kisütésnél a feszültségkorlátozások mellett áramkorlátozásra is szükség van. Ha az áram túl nagy, a lítium-ionoknak nincs idejük bejutni a tárolócellába, és összegyűlnek az anyag felületén.
Miután ezek a lítium-ionok elektronokat szereznek, lítiumatomok kristályosodnak ki az anyag felületén, ami éppúgy veszélyes, mint a túltöltés. Ha az akkumulátor burkolata eltörik, felrobban. Ezért a lítium-ion akkumulátorok védelmének legalább a következőket kell tartalmaznia: a töltési feszültség felső határa, a kisütési feszültség alsó határa és az áram felső határa. Általánosságban elmondható, hogy a lítium akkumulátorcellán kívül a lítium akkumulátorcsomagban lesz egy védőtábla is, amely elsősorban ezt a három védelmet biztosítja. A védőtábla e három védelme azonban nyilvánvalóan nem elegendő, és a lítium akkumulátorok robbanása továbbra is gyakori a világon. Az akkumulátorrendszer biztonsága érdekében alaposabb elemzést kell végezni az akkumulátorrobbanások okairól.