Ochranné opatrenia pre lítiové batérie

Po prebití článku lítiovej batérie na napätie nad 4,2V začne mať vedľajšie účinky. Čím vyššie je prebíjacie napätie, tým vyššie je nebezpečenstvo. Keď napätie lítiovej batérie prekročí 4,2 V, v materiáli kladnej elektródy zostane menej ako polovica atómov lítia. V tomto čase sa akumulátorová bunka často zrúti, čo spôsobí trvalú stratu kapacity batérie. Ak nabíjanie pokračuje, pretože zásobná bunka zápornej elektródy je už naplnená atómami lítia, na povrchu materiálu zápornej elektródy sa bude hromadiť lítium. Tieto atómy lítia budú rásť dendritické kryštály z povrchu zápornej elektródy v smere k lítiovým iónom. Tieto kryštály lítiového kovu prejdú cez membránu a spôsobia skrat medzi kladným a záporným pólom. Niekedy batéria exploduje skôr, ako dôjde ku skratu, pretože počas procesu prebíjania sa materiály, ako je elektrolyt, rozložia na plyn, čo spôsobí vydutie a prasknutie puzdra batérie alebo tlakového ventilu, čo umožní vstup kyslíku a reakciu s atómami lítia nahromadenými na batérii. záporný povrch elektródy, čo vedie k výbuchu.
Preto pri nabíjaní lítium-iónových batérií je potrebné nastaviť limit napätia, aby sa súčasne zohľadnila životnosť, kapacita a bezpečnosť batérie. Optimálny limit nabíjacieho napätia je 4,2V. Pri vybíjaní lítiových batérií by mala existovať aj nižšia hranica napätia. Keď je napätie článku batérie nižšie ako 2,4 V, niektoré materiály sa začnú poškodzovať. Keďže sa batéria samovybíja, čím dlhšie sa vybíja, tým nižšie bude napätie. Preto ho radšej nevybíjajte na 2,4V skôr, než sa zastaví. Počas doby vybíjania od 3.{9}}V do 2,4 V predstavuje energia uvoľnená lítiovými batériami len asi 3 percentá kapacity batérie. Preto 3.{14}}V je ideálne vypínacie napätie. Počas nabíjania a vybíjania je okrem obmedzenia napätia potrebné aj obmedzenie prúdu. Keď je prúd príliš vysoký, lítiové ióny nemôžu včas vstúpiť do zásobníka a budú sa zhromažďovať na povrchu materiálu.
Potom, čo tieto lítiové ióny získajú elektróny, vytvoria na povrchu materiálu kryštály lítiových atómov, ktoré, podobne ako prebíjanie, môžu spôsobiť nebezpečenstvo. Ak sa obal batérie pretrhne, vybuchne. Preto by ochrana lítium-iónových batérií mala zahŕňať aspoň: hornú hranicu nabíjacieho napätia, spodnú hranicu vybíjacieho napätia a hornú hranicu prúdu. Vo všeobecnosti bude mať lítiová batéria okrem článkov lítiovej batérie ochrannú dosku, ktorá poskytuje hlavne tieto tri ochrany. Tieto tri ochrany ochrannej dosky však zjavne nestačia a globálne výbuchy lítiových batérií sú stále časté. Pre zaistenie bezpečnosti batériového systému je potrebné vykonať podrobnejšiu analýzu príčin výbuchu batérie.