Medidas de protección de la batería de iones de litio

Después de que la celda de la batería de litio se sobrecargue a un voltaje superior a 4.2V, comenzarán a ocurrir efectos secundarios. Cuanto mayor sea el voltaje de sobrecarga, mayor será el riesgo. Cuando el voltaje de la celda de la batería de litio es superior a 4.2V, menos de la mitad de los átomos de litio permanecen en el material del cátodo. En este momento, la celda de almacenamiento a menudo colapsa, lo que resulta en una disminución permanente de la capacidad de la batería. Si se continúa con la carga, dado que la celda de almacenamiento del electrodo negativo se ha llenado con átomos de litio, el metal de litio posterior se acumulará en la superficie del material del electrodo negativo. Estos átomos de litio harán crecer cristales dendríticos desde la superficie negativa hasta la dirección de los iones de litio. Estos cristales de metal de litio pasarán a través del papel de diafragma y cortocircuitarán los electrodos positivos y negativos. A veces, la batería explotará antes de que ocurra el cortocircuito. Esto se debe a que durante el proceso de sobrecarga, el electrolito y otros materiales se agrietarán para producir gas, lo que hace que la carcasa de la batería o la válvula de presión se abulte y estalle, permitiendo que el oxígeno entre y reaccione con los átomos de litio acumulados en la superficie negativa, y luego explote. Por lo tanto, al cargar la batería de litio, se debe establecer el límite de voltaje superior para tener en cuenta la duración, la capacidad y la seguridad de la batería. El límite superior óptimo de voltaje de carga es de 4.2V. También debe haber un límite de voltaje más bajo cuando se descarga la celda de la batería de litio. Cuando el voltaje de la celda es inferior a 2.4V, algunos materiales comenzarán a dañarse. Dado que la batería se descargará sola, cuanto más tiempo se descargue, menor será el voltaje. Por lo tanto, es mejor no detenerse a 2.4V durante el alta. Durante el período de 3.0V a 2.4V, la energía liberada por la batería de litio solo representa aproximadamente el 3% de la capacidad de la batería. Por lo tanto, 3.0V es un voltaje de corte de descarga ideal.

Durante la carga y descarga, además de la limitación de voltaje, también es necesaria la limitación de corriente. Cuando la corriente es demasiado grande, los iones de litio no tienen tiempo para entrar en la celda de almacenamiento y se acumularán en la superficie del material. Después de que estos iones de litio adquieran electrones, los átomos de litio cristalizarán en la superficie del material, que es lo mismo que la sobrecarga, lo que causará peligro. Si la caja de la batería se rompe, explotará.

Por lo tanto, la protección de las baterías de iones de litio debe incluir al menos tres elementos: límite superior de voltaje de carga, límite inferior de voltaje de descarga y límite superior de corriente. En general, en el paquete de baterías de litio, a excepción de la celda de la batería de litio, habrá una placa protectora, que proporciona principalmente estas tres protecciones. Sin embargo, estas tres protecciones de la placa de protección son obviamente insuficientes. Las explosiones de baterías de litio siguen siendo frecuentes en todo el mundo. Para garantizar la seguridad del sistema de baterías, la causa de la explosión de la batería debe analizarse con más cuidado.