Danos por expansão de baterias de lítio

Características da casca
O lítio, com número atômico 3 e peso atômico de 6,941, é o elemento de metal alcalino mais leve. Para melhorar a segurança e a tensão, os cientistas inventaram materiais como grafite e óxido de lítio-cobalto para armazenar átomos de lítio. A estrutura molecular desses materiais forma pequenas redes de armazenamento em nanoescala que podem ser usadas para armazenar átomos de lítio. Desta forma, mesmo que o invólucro da bateria se rompa e entre oxigênio, devido ao grande tamanho das moléculas de oxigênio, elas não conseguem entrar nesses pequenos compartimentos de armazenamento, evitando que os átomos de lítio entrem em contato com o oxigênio e evitando explosões.
Medidas de proteção
Após sobrecarregar as células da bateria de lítio para uma tensão superior a 4,2 V, os efeitos colaterais começarão a ocorrer. Quanto maior a tensão de sobrecarga, maior o perigo. Quando a tensão de uma célula de bateria de lítio excede 4,2 V, menos da metade dos átomos de lítio permanecem no material do eletrodo positivo, causando o colapso do compartimento de armazenamento e resultando na perda permanente de capacidade da bateria. Se o carregamento continuar, como o compartimento de armazenamento do eletrodo negativo já está preenchido com átomos de lítio, o metal de lítio subsequente se acumulará na superfície do material do eletrodo negativo. Esses átomos de lítio farão crescer cristais dendríticos da superfície negativa do eletrodo em direção aos íons de lítio. Esses cristais de metal de lítio passarão pelo separador, causando um curto-circuito entre os eletrodos positivo e negativo. Às vezes, a bateria explode antes que ocorra um curto-circuito, porque durante a sobrecarga, materiais como o eletrólito se decompõem e produzem gás, fazendo com que o invólucro da bateria ou a válvula de pressão inche e se rompa, permitindo que o oxigênio entre e reaja com os átomos de lítio acumulados no eletrodo negativo. superfície, causando uma explosão.
Portanto, ao carregar baterias de lítio, é necessário definir um limite superior de tensão para considerar simultaneamente a vida útil, a capacidade e a segurança da bateria. O limite superior ideal de tensão de carga é 4,2V. Também deve haver um limite de tensão mais baixo ao descarregar baterias de lítio. Quando a tensão da célula da bateria estiver abaixo de 2,4 V, alguns materiais começarão a ser danificados. Devido à autodescarga da bateria, a tensão diminuirá com o tempo. Portanto, é melhor não descarregá-lo para 2,4 V antes de parar. Durante o período de descarga de 3,0V a 2,4V, a energia liberada pelas baterias de lítio representa apenas cerca de 3% da capacidade da bateria. Portanto, 3.0V é uma tensão de corte de descarga ideal. Durante a carga e a descarga, além das limitações de tensão, também são necessárias limitações de corrente. Quando a corrente é muito alta, os íons de lítio não conseguem entrar na célula de armazenamento a tempo e se acumulam na superfície do material.
Depois de obter elétrons, esses íons de lítio produzirão cristais de átomos de lítio na superfície do material, o que, assim como a sobrecarga, pode causar perigo. Se a caixa da bateria se romper, ela explodirá. Portanto, a proteção das baterias de íon-lítio deve incluir pelo menos três itens: limite superior da tensão de carga, limite inferior da tensão de descarga e limite superior da corrente. Em uma bateria de lítio típica, além das células da bateria de lítio, há uma placa protetora que fornece principalmente essas três proteções. No entanto, essas três proteções da placa de proteção obviamente não são suficientes, e os incidentes globais de explosão de baterias de lítio ainda são frequentes. Para garantir a segurança do sistema de baterias, deve ser realizada uma análise mais cuidadosa das causas das explosões das baterias.