تدابير حماية بطارية ليثيوم أيون

بعد شحن خلية بطارية الليثيوم إلى جهد أعلى من 4.2 فولت ، ستبدأ الآثار الجانبية في الحدوث. كلما زاد الجهد الزائد ، زاد الخطر. عندما يكون جهد خلية بطارية الليثيوم أعلى من 4.2 فولت ، يبقى أقل من نصف ذرات الليثيوم في مادة الكاثود. في هذا الوقت ، غالبا ما تنهار خلية التخزين ، مما يؤدي إلى انخفاض دائم في سعة البطارية. إذا استمر الشحن ، نظرا لأن خلية تخزين القطب السالب قد تم ملؤها بذرات الليثيوم ، فسوف يتراكم معدن الليثيوم اللاحق على سطح مادة القطب السالب. سوف تنمو ذرات الليثيوم هذه بلورات متغصنة من السطح السالب إلى اتجاه أيونات الليثيوم. هذه البلورات المعدنية الليثيوم سوف تمر عبر ورقة الحجاب الحاجز والدائرة القصيرة الأقطاب الكهربائية الموجبة والسلبية. في بعض الأحيان ، سوف تنفجر البطارية قبل حدوث الدائرة القصيرة. ويرجع ذلك إلى أنه أثناء عملية الشحن الزائد ، سيتم تكسير المنحل بالكهرباء والمواد الأخرى لإنتاج الغاز ، مما يجعل غلاف البطارية أو صمام الضغط منتفخا ومنتفخا ، مما يسمح للأكسجين بالدخول والتفاعل مع ذرات الليثيوم المتراكمة على السطح السلبي ، ثم ينفجر. لذلك ، عند شحن بطارية الليثيوم ، يجب تعيين حد الجهد العلوي لمراعاة عمر البطارية وسعتها وسلامتها. الحد الأعلى الأمثل لجهد الشحن هو 4.2 فولت. يجب أن يكون هناك أيضا حد جهد أقل عند تفريغ خلية بطارية الليثيوم. عندما يكون جهد الخلية أقل من 2.4 فولت ، ستبدأ بعض المواد في التلف. نظرا لأن البطارية ستقوم بتفريغ نفسها ، فكلما طالت مدة تفريغها ، كلما انخفض الجهد. لذلك ، من الأفضل عدم التوقف عند 2.4 فولت أثناء التفريغ. خلال الفترة من 3.0V إلى 2.4V ، لا تمثل الطاقة الصادرة عن بطارية الليثيوم سوى حوالي 3٪ من سعة البطارية. لذلك ، 3.0V هو الجهد المثالي لقطع التفريغ.

أثناء الشحن والتفريغ ، بالإضافة إلى الحد من الجهد ، فإن الحد من التيار ضروري أيضا. عندما يكون التيار كبيرا جدا ، لا تملك أيونات الليثيوم الوقت الكافي لدخول خلية التخزين وستتجمع على سطح المادة. بعد أن تكتسب أيونات الليثيوم هذه إلكترونات ، ستتبلور ذرات الليثيوم على سطح المادة ، وهو نفس الشحنة الزائدة ، مما سيسبب خطرا. إذا انكسرت علبة البطارية ، فسوف تنفجر.

لذلك ، يجب أن تشمل حماية بطاريات الليثيوم أيون ثلاثة عناصر على الأقل: الحد الأعلى لجهد الشحن ، والحد الأدنى لجهد التفريغ ، والحد الأعلى للتيار. بشكل عام ، في حزمة بطارية الليثيوم ، باستثناء خلية بطارية الليثيوم ، ستكون هناك لوحة واقية ، والتي توفر بشكل أساسي هذه الحماية الثلاثة. ومع ذلك ، من الواضح أن هذه الحماية الثلاثة للوحة الحماية غير كافية. لا تزال انفجارات بطاريات الليثيوم متكررة في جميع أنحاء العالم. لضمان سلامة نظام البطارية ، يجب تحليل سبب انفجار البطارية بعناية أكبر.