Perkrovimas yra vienas iš sunkiausių dabartinio ličio baterijos saugos testo punktų, todėl būtina suprasti perkrovimo mechanizmą ir dabartines perkrovimo prevencijos priemones.
1 paveikslėlyje parodytos NCM+LMO/Gr sistemos akumuliatoriaus įtampos ir temperatūros kreivės, kai ji perkrauta.Įtampa pasiekia maksimalią 5,4 V, o tada įtampa krenta, o tai galiausiai sukelia terminį pabėgimą.Trijų dalių akumuliatoriaus perkrovos įtampos ir temperatūros kreivės labai panašios į ją.
Kai ličio baterija yra per daug įkrauta, ji gamins šilumą ir dujas.Šiluma apima ominę šilumą ir šalutinių reakcijų sukuriamą šilumą, iš kurių pagrindinė yra ominė šiluma.Šalutinė akumuliatoriaus reakcija, kurią sukelia perkrovimas, pirmiausia yra ta, kad į neigiamą elektrodą įterpiamas ličio perteklius, o ličio dendritai augs ant neigiamo elektrodo paviršiaus (N/P santykis paveiks pradinį ličio dendrito augimo SOC).Antrasis yra tai, kad iš teigiamo elektrodo išgaunamas ličio perteklius, todėl teigiamo elektrodo struktūra žlunga, išsiskiria šiluma ir deguonis.Deguonis pagreitins elektrolito irimą, akumuliatoriaus vidinis slėgis toliau kils, o po tam tikro lygio atsidarys apsauginis vožtuvas.Aktyviosios medžiagos sąlytis su oru toliau gamina daugiau šilumos.
Tyrimai parodė, kad sumažinus elektrolito kiekį perkrovimo metu žymiai sumažės šilumos ir dujų gamyba.Be to, ištirta, kad kai akumuliatorius neturi įtvaro arba perkrovimo metu apsauginio vožtuvo negalima normaliai atidaryti, akumuliatorius yra linkęs sprogti.
Nedidelis perkrovimas nesukels šilumos nutekėjimo, bet sumažės talpa.Tyrimas parodė, kad kai akumuliatorius su NCM/LMO hibridine medžiaga kaip teigiamas elektrodas yra perkraunamas, nėra akivaizdaus talpos sumažėjimo, kai SOC yra mažesnis nei 120%, o talpa žymiai sumažėja, kai SOC yra didesnė nei 130%.
Šiuo metu yra maždaug keli būdai, kaip išspręsti perkrovimo problemą:
1) Apsaugos įtampa yra nustatyta BMS, paprastai apsaugos įtampa yra mažesnė už didžiausią įtampą perkrovimo metu;
2) Padidinkite akumuliatoriaus atsparumą perkrovimui modifikuojant medžiagą (pvz., medžiagos dangą);
3) Į elektrolitą įpilkite perkrovimą mažinančių priedų, tokių kaip redokso poros;
4) Naudojant įtampai jautrią membraną, kai akumuliatorius perkraunamas, žymiai sumažėja membranos varža, kuri veikia kaip šuntas;
5) OSD ir CID dizainai naudojami kvadratinių aliuminio korpuso baterijose, kurios šiuo metu yra įprastos nuo perkrovimo.Maišelio baterija negali pasiekti panašaus dizaino.
Nuorodos
Energijos kaupimo medžiagos 10 (2018) 246–267
Šį kartą supažindinsime su ličio kobalto oksido akumuliatoriaus įtampos ir temperatūros pokyčiais, kai jis perkraunamas.Žemiau esančiame paveikslėlyje parodyta ličio kobalto oksido akumuliatoriaus perkrovos įtampos ir temperatūros kreivė, o horizontalioji ašis yra delitacijos dydis.Neigiamas elektrodas yra grafitas, o elektrolito tirpiklis yra EC/DMC.Baterijos talpa 1,5Ah.Įkrovimo srovė yra 1,5 A, o temperatūra yra vidinė akumuliatoriaus temperatūra.
I zona
1. Akumuliatoriaus įtampa lėtai kyla.Teigiamas ličio kobalto oksido elektrodas delitiuoja daugiau nei 60%, o metalinis litis nusėda neigiamo elektrodo pusėje.
2. Akumuliatorius išsipūtęs, tai gali būti dėl aukšto slėgio elektrolito oksidacijos teigiamoje pusėje.
3. Temperatūra iš esmės stabili, šiek tiek pakyla.
II zona
1. Temperatūra pradeda lėtai kilti.
2. 80-95% diapazone didėja teigiamo elektrodo varža, padidėja akumuliatoriaus vidinė varža, tačiau ji sumažėja ties 95%.
3. Akumuliatoriaus įtampa viršija 5V ir pasiekia maksimumą.
III zona
1. Esant maždaug 95 %, akumuliatoriaus temperatūra pradeda sparčiai kilti.
2. Nuo maždaug 95 % iki beveik 100 % akumuliatoriaus įtampa šiek tiek krenta.
3. Akumuliatoriaus vidinei temperatūrai pasiekus apie 100°C, akumuliatoriaus įtampa staigiai krenta, tai gali lemti akumuliatoriaus vidinės varžos sumažėjimas dėl temperatūros padidėjimo.
IV zona
1. Kai akumuliatoriaus vidinė temperatūra yra aukštesnė nei 135°C, PE separatorius pradeda tirpti, akumuliatoriaus vidinė varža sparčiai kyla, įtampa pasiekia viršutinę ribą (~12V), o srovė nukrenta iki apatinės. vertė.
2. Tarp 10-12V akumuliatoriaus įtampa nestabili ir srovė svyruoja.
3. Akumuliatoriaus vidinė temperatūra sparčiai pakyla, o temperatūra pakyla iki 190-220°C, kol baterija plyšta.
4. Sugedo akumuliatorius.
Trijų dalių akumuliatorių perkrovimas yra panašus į ličio kobalto oksido akumuliatorių.Perkraunant rinkoje esančius trinarius akumuliatorius su kvadratiniais aliuminio apvalkalais, įėjus į III zoną bus aktyvuojamas OSD arba CID, o srovė bus nutraukta, kad akumuliatorius būtų apsaugotas nuo perkrovimo.
Nuorodos
The Electrochemical Society žurnalas, 148 (8) A838-A844 (2001)
Paskelbimo laikas: 2022-07-07