A lítium akkumulátorok tágulási károsodása

A héj jellemzői
A lítium 3-as rendszámával és 6,941 atomtömegével 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 kis tárolórácsokat alkot, amelyek lítiumatomok tárolására használhatók. Ily módon, még ha az akkumulátor burkolata megreped és oxigén jut be, az oxigénmolekulák nagy mérete miatt nem tudnak bejutni ezekbe a kis tárolórekeszekbe, megakadályozva a lítium atomok oxigénnel való érintkezését és elkerülve a robbanásokat.
Védelmi intézkedések
A lítium akkumulátorcellák 4,2 V-nál magasabb feszültségre történő túltöltése után mellékhatások jelentkeznek. Minél nagyobb a túltöltési feszültség, annál nagyobb a veszély. Ha egy lítium akkumulátorcella feszültsége meghaladja a 4,2 V-ot, a lítium atomok kevesebb mint fele marad a pozitív elektróda anyagában, ami a tárolórekesz összeomlását és az akkumulátor tartós kapacitásvesztését okozza. Ha a töltés folytatódik, mivel a negatív elektróda tárolórekeze már tele van lítium atomokkal, a következő lítium fém halmozódik fel a negatív elektród anyagának felületén. Ezek a lítium atomok dendrites kristályokat növesztenek a negatív elektród felületéről a lítiumionok irányába. Ezek a lítium fémkristályok áthaladnak a szeparátoron, rövidzárlatot okozva a pozitív és negatív elektródák között. Néha az akkumulátor rövidzárlat előtt felrobban, mert a túltöltés során az olyan anyagok, mint például az elektrolit, lebomlanak és gázt termelnek, amitől az akkumulátorház vagy a nyomásszelep megduzzad és megreped, ami lehetővé teszi az oxigén bejutását és a negatív elektródán felgyülemlett lítium atomokkal való reakcióba lépését. felszínre, ami robbanáshoz vezet.
Ezért a lítium akkumulátorok töltésekor be kell állítani a feszültség felső határát, hogy egyidejűleg figyelembe lehessen venni az akkumulátor élettartamát, kapacitását és biztonságát. A töltési feszültség ideális felső határa 4,2 V. A lítium akkumulátorok kisütésekor is alacsonyabb feszültséghatárt kell alkalmazni. Ha az akkumulátorcella feszültsége 2,4 V alá csökken, egyes anyagok megsérülnek. Az akkumulátor önkisülése miatt a feszültség idővel csökken. Ezért a legjobb, ha leállítás előtt nem kisüti 2,4 V-ra. A 30V-tól 2,4 V-ig terjedő kisütési időszakban a lítium akkumulátorok által felszabaduló energia csak az akkumulátor kapacitásának körülbelül 3%-át teszi ki. Ezért a 3.{12}}V ideális kisülési feszültség. A töltés és kisütés során a feszültségkorlátozások mellett áramkorlátozásra is szükség van. Ha az áramerősség túl nagy, a lítium-ionok nem tudnak időben bejutni a tárolócellába, és felhalmozódnak az anyag felületén.
Az elektronok megszerzése után ezek a lítium-ionok lítiumatom kristályokat hoznak létre az anyag felületén, amelyek a túltöltéshez hasonlóan veszélyt is okozhatnak. Ha az akkumulátor burkolata megreped, felrobban. Ezért a lítium-ion akkumulátorok védelmének legalább három elemet kell tartalmaznia: a töltési feszültség felső határát, a kisütési feszültség alsó határát és az áram felső határát. Egy tipikus lítium akkumulátorcsomagban a lítium akkumulátorcellákon kívül egy védőlemez is található, amely elsősorban ezt a három védelmet biztosítja. A védőlap e három védelme azonban nyilvánvalóan nem elegendő, és továbbra is gyakoriak a lítium akkumulátorok globális felrobbanása. Az akkumulátorrendszer biztonsága érdekében alaposabban elemezni kell az akkumulátorrobbanások okait.