Thiệt hại mở rộng của pin lithium

Đặc điểm vỏ
Liti, với số nguyên tử là 3 và trọng lượng nguyên tử là 6,941, là nguyên tố kim loại kiềm nhẹ nhất. Để cải thiện độ an toàn và điện áp, các nhà khoa học đã phát minh ra các vật liệu như than chì và oxit coban lithium để lưu trữ các nguyên tử lithium. Cấu trúc phân tử của những vật liệu này tạo thành các lưới lưu trữ nhỏ có kích thước nano có thể được sử dụng để lưu trữ các nguyên tử lithium. Bằng cách này, ngay cả khi vỏ pin bị vỡ và oxy lọt vào, do kích thước lớn của các phân tử oxy nên chúng không thể đi vào các ngăn chứa nhỏ này, ngăn cản các nguyên tử lithium tiếp xúc với oxy và tránh gây nổ.
Biện pháp bảo vệ
Sau khi sạc quá mức pin lithium đến điện áp cao hơn 4,2V, các tác dụng phụ sẽ bắt đầu xảy ra. Điện áp quá tải càng cao thì mức độ nguy hiểm càng cao. Khi điện áp của cell pin lithium vượt quá 4,2V, chưa đến một nửa số nguyên tử lithium còn lại trong vật liệu điện cực dương, khiến ngăn chứa pin bị sập và khiến pin bị mất dung lượng vĩnh viễn. Nếu quá trình sạc tiếp tục, vì ngăn lưu trữ của điện cực âm đã chứa đầy các nguyên tử lithium, kim loại lithium tiếp theo sẽ tích tụ trên bề mặt vật liệu điện cực âm. Những nguyên tử lithium này sẽ phát triển các tinh thể đuôi gai từ bề mặt điện cực âm về phía các ion lithium. Các tinh thể kim loại lithium này sẽ đi qua thiết bị phân tách, gây ra hiện tượng đoản mạch giữa các điện cực dương và âm. Đôi khi pin phát nổ trước khi xảy ra đoản mạch, vì trong quá trình sạc quá mức, các vật liệu như chất điện phân sẽ phân hủy và sinh ra khí, khiến vỏ pin hoặc van áp suất bị phồng lên và vỡ ra, khiến oxy đi vào và phản ứng với các nguyên tử lithium tích tụ trên điện cực âm. bề mặt, dẫn đến một vụ nổ.
Do đó, khi sạc pin lithium, cần đặt giới hạn trên của điện áp để đồng thời xem xét tuổi thọ, công suất và độ an toàn của pin. Giới hạn trên lý tưởng của điện áp sạc là 4,2V. Cũng cần có giới hạn điện áp thấp hơn khi xả pin lithium. Khi điện áp của pin dưới 2,4V, một số vật liệu sẽ bắt đầu bị hỏng. Do pin tự xả nên điện áp sẽ giảm theo thời gian. Vì vậy, tốt nhất không nên xả xuống 2,4V trước khi dừng. Trong khoảng thời gian phóng điện từ 3.0V đến 2,4V, năng lượng do pin lithium giải phóng chỉ chiếm khoảng 3% dung lượng pin. Do đó, 3.0V là điện áp cắt phóng điện lý tưởng. Trong quá trình sạc và xả, ngoài những hạn chế về điện áp, những hạn chế về dòng điện cũng rất cần thiết. Khi dòng điện quá cao, các ion lithium không thể xâm nhập kịp thời vào tế bào lưu trữ và sẽ tích tụ trên bề mặt vật liệu.
Sau khi thu được electron, các ion lithium này sẽ tạo ra các tinh thể nguyên tử lithium trên bề mặt vật liệu, giống như việc sạc quá mức, có thể gây nguy hiểm. Nếu vỏ pin bị vỡ, nó sẽ phát nổ. Do đó, việc bảo vệ pin lithium-ion ít nhất phải bao gồm ba mục: giới hạn trên của điện áp sạc, giới hạn dưới của điện áp phóng điện và giới hạn trên của dòng điện. Trong một bộ pin lithium thông thường, ngoài các tế bào pin lithium, còn có một tấm bảo vệ chủ yếu cung cấp ba biện pháp bảo vệ này. Tuy nhiên, ba biện pháp bảo vệ này của bảng bảo vệ rõ ràng là chưa đủ và các vụ nổ pin lithium trên toàn cầu vẫn thường xuyên xảy ra. Để đảm bảo an toàn cho hệ thống ắc quy, phải tiến hành phân tích kỹ hơn về nguyên nhân gây nổ ắc quy.