اقدامات حفاظتی باتری لیتیوم یونی

پس از شارژ بیش از حد سلول باتری لیتیوم به ولتاژ بالاتر از 4.2 ولت، عوارض جانبی شروع می شود. هر چه ولتاژ اضافه شارژ بیشتر باشد، خطر بیشتر است. هنگامی که ولتاژ سلول باتری لیتیومی بالاتر از 4.2 ولت باشد، کمتر از نیمی از اتم های لیتیوم در مواد کاتد باقی می مانند. در این زمان، سلول ذخیره سازی اغلب فرو می ریزد و در نتیجه ظرفیت باتری کاهش می یابد. اگر شارژ ادامه یابد، از آنجایی که سلول ذخیره الکترود منفی با اتم های لیتیوم پر شده است، فلز لیتیوم بعدی روی سطح ماده الکترود منفی جمع می شود. این اتم های لیتیوم کریستال های دندریتی را از سطح منفی به سمت یون های لیتیوم رشد می دهند. این کریستال های فلزی لیتیوم از کاغذ دیافراگم عبور کرده و الکترودهای مثبت و منفی را کوتاه می کنند. گاهی اوقات، باتری قبل از وقوع اتصال کوتاه منفجر می شود. این به این دلیل است که در طول فرآیند شارژ بیش از حد، الکترولیت و سایر مواد برای تولید گاز ترک می‌خورند که باعث می‌شود پوسته باتری یا دریچه فشار برآمده و ترکیده شود و به اکسیژن اجازه ورود و واکنش با اتم‌های لیتیوم انباشته شده در سطح منفی را می‌دهد و سپس منفجر می‌شود. بنابراین، هنگام شارژ باتری لیتیومی، حد ولتاژ بالایی باید برای در نظر گرفتن عمر باتری، ظرفیت و ایمنی تنظیم شود. حد بالایی بهینه ولتاژ شارژ 4.2 ولت است. همچنین زمانی که سلول باتری لیتیومی تخلیه می شود، باید حد ولتاژ کمتری وجود داشته باشد. هنگامی که ولتاژ سلول کمتر از 2.4 ولت باشد، برخی از مواد شروع به آسیب می‌کنند. از آنجایی که باتری خود را تخلیه می کند، هر چه مدت زمان بیشتری تخلیه شود، ولتاژ کمتری خواهد داشت. بنابراین، بهتر است در هنگام تخلیه در 2.4 ولت توقف نکنید. در طول دوره از 3.{11}}V تا 2.4V، انرژی آزاد شده توسط باتری لیتیومی تنها حدود 3 درصد از ظرفیت باتری را تشکیل می‌دهد. بنابراین، 3.{16}}V یک ولتاژ قطع تخلیه ایده‌آل است.

در هنگام شارژ و دشارژ علاوه بر محدودیت ولتاژ، محدودیت جریان نیز ضروری است. وقتی جریان خیلی زیاد باشد، یون های لیتیوم زمان ورود به سلول ذخیره را ندارند و روی سطح ماده جمع می شوند. بعد از اینکه این یون های لیتیوم الکترون گرفتند، اتم های لیتیوم روی سطح ماده متبلور می شوند که همان شارژ بیش از حد است که باعث ایجاد خطر می شود. اگر قاب باتری بشکند، منفجر می شود.

بنابراین، حفاظت از باتری‌های لیتیوم یونی باید حداقل شامل سه مورد باشد: حد بالای ولتاژ شارژ، حد پایین ولتاژ تخلیه و حد بالایی جریان. به طور کلی در بسته باتری لیتیومی به جز سلول باتری لیتیومی، یک صفحه محافظ وجود خواهد داشت که عمدتاً این سه محافظ را ارائه می دهد. با این حال، این سه محافظ صفحه محافظ آشکارا ناکافی هستند. انفجار باتری های لیتیومی هنوز در سرتاسر جهان مکرر است. برای اطمینان از ایمنی سیستم باتری، علت انفجار باتری باید با دقت بیشتری تجزیه و تحلیل شود.