Шамадан тыс зарядтау ағымдағы литий батареясының қауіпсіздік сынағының ең қиын элементтерінің бірі болып табылады, сондықтан шамадан тыс зарядтау механизмін және шамадан тыс зарядтауды болдырмаудың ағымдағы шараларын түсіну қажет.
1-сурет NCM+LMO/Gr жүйесінің батареясы шамадан тыс зарядталған кездегі кернеу мен температура қисықтары болып табылады.Кернеу 5,4 В-та максимумға жетеді, содан кейін кернеу төмендеп, ақырында термиялық қашуды тудырады.Үштік батареяның шамадан тыс зарядталуының кернеуі мен температуралық қисықтары оған өте ұқсас.
Литий батареясы шамадан тыс зарядталғанда, ол жылу мен газ шығарады.Жылуға омдық жылу және жанама реакциялар нәтижесінде пайда болатын жылу жатады, оның ішінде омдық жылу негізгі болып табылады.Батареяның шамадан тыс зарядталуынан туындаған жанама реакциясы, біріншіден, артық литий теріс электродқа салынып, теріс электродтың бетінде литий дендриттері өседі (N/P қатынасы литий дендриті өсуінің бастапқы SOC-қа әсер етеді).Екіншісі - артық литий оң электродтан алынады, бұл оң электродтың құрылымын ыдыратады, жылуды шығарады және оттегін шығарады.Оттегі электролиттің ыдырауын тездетеді, аккумулятордың ішкі қысымы көтеріле береді, белгілі бір деңгейден кейін қауіпсіздік клапаны ашылады.Белсенді материалдың ауамен байланысы одан әрі көбірек жылу тудырады.
Зерттеулер көрсеткендей, электролит мөлшерін азайту артық зарядтау кезінде жылу мен газ өндіруді айтарлықтай азайтады.Сонымен қатар, аккумуляторда шнур болмаған кезде немесе шамадан тыс зарядтау кезінде сақтандырғыш клапан қалыпты түрде ашылмаса, батарея жарылуға бейім болатыны зерттелді.
Аздап шамадан тыс зарядтау термиялық жоғалтуды тудырмайды, бірақ сыйымдылықтың төмендеуіне әкеледі.Зерттеу нәтижесінде оң электрод ретінде NCM/LMO гибридті материалы бар аккумулятор шамадан тыс зарядталғанда, SOC 120% -дан төмен болған кезде қуаттың айқын ыдырауы болмайтынын және SOC 130% -дан жоғары болған кезде сыйымдылық айтарлықтай төмендейтінін анықтады.
Қазіргі уақытта шамадан тыс зарядтау мәселесін шешудің бірнеше жолы бар:
1) Қорғаныс кернеуі БМЖ-де орнатылады, әдетте қорғаныс кернеуі шамадан тыс зарядтау кезінде ең жоғары кернеуден төмен болады;
2) Материалды түрлендіру (мысалы, материалды жабу) арқылы аккумулятордың шамадан тыс зарядтауға төзімділігін жақсарту;
3) Электролитке тотығу-тотықсыздану жұптары сияқты артық зарядқа қарсы қоспаларды қосыңыз;
4) Кернеуге сезімтал мембрананы қолданғанда, аккумулятор шамадан тыс зарядталғанда, шунт қызметін атқаратын мембрананың кедергісі айтарлықтай төмендейді;
5) OSD және CID конструкциялары төртбұрышты алюминий қабықшалы аккумуляторларда қолданылады, олар қазіргі кезде жиі кездесетін шамадан тыс зарядтауға қарсы конструкциялар болып табылады.Қалта батареясы ұқсас дизайнға қол жеткізе алмайды.
Анықтамалар
Энергияны сақтау материалдары 10 (2018) 246–267
Бұл жолы біз литий кобальт оксиді аккумуляторы шамадан тыс зарядталған кезде оның кернеуі мен температурасының өзгеруін таныстырамыз.Төмендегі суретте литий кобальт оксиді аккумуляторының шамадан тыс зарядтау кернеуі мен температура қисығы, ал көлденең ось - делития мөлшері.Теріс электрод - графит, ал электролит еріткіші - EC/DMC.Батареяның сыйымдылығы 1,5Ач.Зарядтау тогы 1,5А, ал температура батареяның ішкі температурасы болып табылады.
I аймақ
1. Батарея кернеуі баяу көтеріледі.Литий кобальт оксидінің оң электроды 60%-дан астам делитияланады, ал теріс электрод жағында металл литийі тұнбаға түседі.
2. Батарея дөңес, бұл электролиттің оң жағында жоғары қысымда тотығуына байланысты болуы мүмкін.
3. Температура шамалы көтерілуімен негізінен тұрақты.
II аймақ
1. Температура баяу көтеріле бастайды.
2. 80~95% диапазонында оң электродтың кедергісі артады, ал аккумулятордың ішкі кедергісі артады, бірақ ол 95% төмендейді.
3. Аккумулятордың кернеуі 5 В-тан асады және максимумға жетеді.
III аймақ
1. 95% шамасында батарея температурасы тез көтеріле бастайды.
2. Шамамен 95%-дан 100%-ға дейін батарея кернеуі аздап төмендейді.
3. Аккумулятордың ішкі температурасы шамамен 100°C-қа жеткенде, батарея кернеуі күрт төмендейді, бұл температураның жоғарылауына байланысты батареяның ішкі кедергісінің төмендеуіне байланысты болуы мүмкін.
IV аймақ
1. Аккумулятордың ішкі температурасы 135°C жоғары болғанда, ПЭ сепараторы ери бастайды, аккумулятордың ішкі кедергісі тез көтеріледі, кернеу жоғарғы шекке (~12В) жетеді, ал ток төменгі деңгейге дейін төмендейді. мән.
2. 10-12В аралығында аккумулятордың кернеуі тұрақсыз және ток өзгереді.
3. Батареяның ішкі температурасы тез көтеріледі, ал батарея жарылғанға дейін температура 190-220 ° C дейін көтеріледі.
4. Батарея сынған.
Үштік батареялардың шамадан тыс зарядталуы литий кобальт оксиді батареяларына ұқсас.Нарықтағы төртбұрышты алюминий қабықшалары бар үштік батареяларды шамадан тыс зарядтау кезінде III аймаққа кірген кезде OSD немесе CID іске қосылады және батареяны шамадан тыс зарядтаудан қорғау үшін ток өшіріледі.
Анықтамалар
The Electrochemic Society журналы, 148 (8) A838-A844 (2001)
Жіберу уақыты: 07 желтоқсан 2022 ж