Daño por expansión de la batería de litio

Características de la concha
El litio, con número atómico 3 y peso atómico de 6,941, es el elemento de metal alcalino más ligero. Para mejorar la seguridad y el voltaje, los científicos han inventado materiales como el grafito y el óxido de litio y cobalto para almacenar átomos de litio. La estructura molecular de estos materiales forma pequeñas rejillas de almacenamiento a nanoescala que pueden usarse para almacenar átomos de litio. De esta manera, incluso si la carcasa de la batería se rompe y entra oxígeno, las moléculas de oxígeno son demasiado grandes para entrar en estas pequeñas rejillas de almacenamiento, de modo que los átomos de litio no entrarán en contacto con el oxígeno y evitarán una explosión.
Medidas de protección
Cuando la celda de la batería de litio se sobrecarga a un voltaje superior a 4,2 V, comenzarán a producirse efectos secundarios. Cuanto mayor sea el voltaje de sobrecarga, mayor será el peligro. Cuando el voltaje de la celda de la batería de litio es superior a 4,2 V, la cantidad de átomos de litio que quedan en el material del electrodo positivo es menos de la mitad y la rejilla de almacenamiento a menudo colapsa en este momento, lo que provoca que la batería tenga una pérdida permanente de capacidad. Si la carga continúa, dado que la rejilla de almacenamiento del electrodo negativo ya está llena de átomos de litio, el metal de litio posterior se acumulará en la superficie del material del electrodo negativo. A estos átomos de litio les crecerán dendritas desde la superficie del electrodo negativo en la dirección de los iones de litio. Estos cristales de metal litio pasarán a través del diafragma y provocarán un cortocircuito en los electrodos positivo y negativo. A veces la batería explota antes de que se produzca el cortocircuito. Esto se debe a que durante el proceso de sobrecarga, el electrolito y otros materiales se descompondrán y producirán gas, lo que provocará que la carcasa de la batería o la válvula de presión se hinche y se rompa, permitiendo que el oxígeno entre y reaccione con los átomos de litio acumulados en la superficie del electrodo negativo. y luego explotar.
Por lo tanto, al cargar baterías de litio, es necesario establecer un límite de voltaje superior para tener en cuenta la vida útil, la capacidad y la seguridad de la batería al mismo tiempo. El límite superior ideal de voltaje de carga es 4,2 V. También existe un límite de voltaje más bajo al descargar baterías de litio. Cuando el voltaje de la batería es inferior a 2,4 V, algunos materiales comenzarán a dañarse. Debido a que la batería se autodescarga, cuanto más tiempo esté descargada, menor será el voltaje. Por tanto, lo mejor es no dejar de descargar a 2,4V. Durante el período en que la batería de litio se descarga de 3,0V a 2,4V, la energía liberada 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 las restricciones de voltaje, también son necesarias restricciones de corriente. Cuando la corriente es demasiado grande, los iones de litio no tendrán tiempo de ingresar a la celda de almacenamiento y se acumularán en la superficie del material.
Después de que estos iones de litio obtengan electrones, los átomos de litio cristalizarán en la superficie del material, lo que es tan peligroso como una sobrecarga. Si la carcasa de la batería se rompe, explotará. Por lo tanto, la protección de las baterías de iones de litio debe incluir al menos: límite superior de voltaje de carga, límite inferior de voltaje de descarga y límite superior de corriente. En general, además de la celda de la batería de litio, habrá una placa de protección en el paquete de la batería de litio, que proporciona principalmente estas tres protecciones. Sin embargo, estas tres protecciones del tablero de protección obviamente no son suficientes y las explosiones de baterías de litio siguen siendo frecuentes en todo el mundo. Para garantizar la seguridad del sistema de baterías, es necesario realizar un análisis más cuidadoso de las causas de las explosiones de las baterías.