Litiumbatteriexpansionsskada

Skalets egenskaper
Litium, med atomnummer 3 och atomvikt 6,941, är det lättaste alkalimetallelementet. För att förbättra säkerheten och spänningen har forskare uppfunnit material som grafit och litiumkoboltoxid för att lagra litiumatomer. Den molekylära strukturen hos dessa material bildar nanoskaliga små lagringsnät som kan användas för att lagra litiumatomer. På så sätt, även om batteriskalet är trasigt och syre kommer in, är syremolekylerna för stora för att komma in i dessa små lagringsgaller, så att litiumatomerna inte kommer i kontakt med syre och undviker explosion.
Skyddsåtgärder
När litiumbattericellen överladdas till en spänning högre än 4,2V kommer biverkningar att börja uppstå. Ju högre överladdningsspänning, desto högre är faran. När litiumbatteriets cellspänning är högre än 4,2V, är antalet kvarvarande litiumatomer i det positiva elektrodmaterialet mindre än hälften, och lagringsnätet kollapsar ofta vid denna tidpunkt, vilket gör att batteriet har permanent kapacitetsförlust. Om laddningen fortsätter, eftersom lagringsnätet för den negativa elektroden redan är fullt av litiumatomer, kommer efterföljande litiummetall att ansamlas på ytan av det negativa elektrodmaterialet. Dessa litiumatomer kommer att växa dendriter från den negativa elektrodytan till litiumjonernas riktning. Dessa litiummetallkristaller kommer att passera genom diafragman och kortsluta de positiva och negativa elektroderna. Ibland exploderar batteriet innan kortslutningen inträffar. Detta beror på att under överladdningsprocessen kommer elektrolyten och andra material att sönderdelas och producera gas, vilket får batteriskalet eller tryckventilen att svälla och brista, vilket tillåter syre att komma in och reagera med litiumatomerna som ackumulerats på ytan av den negativa elektroden, och sedan explodera.
Därför, när du laddar litiumbatterier, är det nödvändigt att ställa in en övre spänningsgräns för att ta hänsyn till batteriets livslängd, kapacitet och säkerhet samtidigt. Den mest idealiska övre gränsen för laddningsspänning är 4,2V. Det finns också en lägre spänningsgräns vid urladdning av litiumbatterier. När batterispänningen är lägre än 2,4V kommer vissa material att börja skadas. Eftersom batteriet kommer att laddas ur själv, ju längre det är urladdat, desto lägre blir spänningen. Därför är det bäst att inte sluta ladda ur vid 2,4V. Under den period då litiumbatteriet är urladdat från 3,0V till 2,4V, står den energi som frigörs endast för cirka 3 % av batterikapaciteten. Därför är 3.0V en idealisk urladdningsgränsspänning. Vid laddning och urladdning är förutom spänningsbegränsningar även strömbegränsningar nödvändiga. När strömmen är för stor kommer litiumjoner inte att hinna komma in i lagringscellen och samlas på ytan av materialet.
Efter att dessa litiumjoner fått elektroner kommer litiumatomer att kristalliseras på ytan av materialet, vilket är farligt precis som överladdning. Om batteriskalet är trasigt kommer det att explodera. Därför måste skyddet för litiumjonbatterier åtminstone omfatta: övre gräns för laddningsspänning, nedre gräns för urladdningsspänning och övre gräns för ström. Generellt sett kommer det förutom litiumbattericellen att finnas ett skyddskort i litiumbatteripaketet, som huvudsakligen ger dessa tre skydd. Dessa tre skydd av skyddstavlan är dock uppenbarligen inte tillräckligt, och litiumbatteriexplosioner är fortfarande vanliga runt om i världen. För att säkerställa batterisystemets säkerhet är det nödvändigt att göra en mer noggrann analys av orsakerna till batteriexplosioner.