Mbingarkimi është një nga artikujt më të vështirë në testin aktual të sigurisë së baterisë së litiumit, ndaj është e nevojshme të kuptohet mekanizmi i mbingarkimit dhe masat aktuale për të parandaluar mbingarkimin.
Figura 1 është lakorja e tensionit dhe e temperaturës së baterisë së sistemit NCM+LMO/Gr kur ajo është e mbingarkuar.Tensioni arrin një maksimum në 5.4 V, dhe më pas voltazhi bie, duke shkaktuar përfundimisht ikjen termike.Lakoret e tensionit dhe të temperaturës së mbingarkesës së baterisë treshe janë shumë të ngjashme me të.
Kur bateria e litiumit është e mbingarkuar, ajo do të gjenerojë nxehtësi dhe gaz.Nxehtësia përfshin nxehtësinë omike dhe nxehtësinë e krijuar nga reaksionet anësore, nga të cilat nxehtësia omike është kryesore.Reagimi anësor i baterisë i shkaktuar nga mbingarkesa është së pari se litiumi i tepërt futet në elektrodën negative dhe dendritet e litiumit do të rriten në sipërfaqen e elektrodës negative (raporti N/P do të ndikojë në SOC fillestare të rritjes së dendritit të litiumit).E dyta është se litiumi i tepërt nxirret nga elektroda pozitive, duke bërë që struktura e elektrodës pozitive të shembet, duke lëshuar nxehtësi dhe duke lëshuar oksigjen.Oksigjeni do të përshpejtojë dekompozimin e elektrolitit, presioni i brendshëm i baterisë do të vazhdojë të rritet dhe valvula e sigurisë do të hapet pas një niveli të caktuar.Kontakti i materialit aktiv me ajrin gjeneron më shumë nxehtësi.
Studimet kanë treguar se zvogëlimi i sasisë së elektrolitit do të reduktojë ndjeshëm prodhimin e nxehtësisë dhe gazit gjatë mbingarkesës.Përveç kësaj, është studiuar se kur bateria nuk ka një splint ose kur valvula e sigurisë nuk mund të hapet normalisht gjatë mbingarkesës, bateria është e prirur për shpërthim.
Mbingarkimi i lehtë nuk do të shkaktojë largim termik, por do të shkaktojë zbehje të kapacitetit.Studimi zbuloi se kur bateria me material hibrid NCM/LMO si elektrodë pozitive është mbingarkuar, nuk ka rënie të dukshme të kapacitetit kur SOC është më e ulët se 120%, dhe kapaciteti prishet ndjeshëm kur SOC është më i lartë se 130%.
Aktualisht, ka afërsisht disa mënyra për të zgjidhur problemin e mbingarkimit:
1) Tensioni i mbrojtjes vendoset në BMS, zakonisht voltazhi i mbrojtjes është më i ulët se tensioni i pikut gjatë mbingarkesës;
2) Përmirësoni rezistencën e mbingarkesës së baterisë përmes modifikimit të materialit (si p.sh. veshja e materialit);
3) Shtoni aditivë kundër mbingarkesës, të tilla si çifte redoks, në elektrolit;
4) Me përdorimin e membranës së ndjeshme ndaj tensionit, kur bateria është e mbingarkuar, rezistenca e membranës zvogëlohet ndjeshëm, e cila vepron si një shunt;
5) Modelet OSD dhe CID përdoren në bateritë me guaskë alumini katrore, të cilat aktualisht janë modele të zakonshme kundër mbingarkesës.Bateria e qeskës nuk mund të arrijë një dizajn të ngjashëm.
Referencat
Materialet e ruajtjes së energjisë 10 (2018) 246–267
Këtë herë, ne do të prezantojmë ndryshimet e tensionit dhe temperaturës së baterisë së oksidit të litiumit të kobaltit kur ajo është e mbingarkuar.Figura më poshtë është kurba e tensionit të mbingarkuar dhe temperaturës së baterisë së oksidit të litiumit të kobaltit, dhe boshti horizontal është sasia e delititimit.Elektroda negative është grafiti, dhe tretësi elektrolit është EC/DMC.Kapaciteti i baterisë është 1.5 Ah.Rryma e karikimit është 1.5A, dhe temperatura është temperatura e brendshme e baterisë.
Zona I
1. Tensioni i baterisë rritet ngadalë.Elektroda pozitive e oksidit të litiumit të kobaltit delitohet më shumë se 60%, dhe litiumi metalik precipitohet në anën negative të elektrodës.
2. Bateria është e fryrë, e cila mund të jetë për shkak të oksidimit me presion të lartë të elektrolitit në anën pozitive.
3. Temperatura në thelb është e qëndrueshme me një rritje të lehtë.
Zona II
1. Temperatura fillon të rritet ngadalë.
2. Në intervalin 80~95%, impedanca e elektrodës pozitive rritet dhe rezistenca e brendshme e baterisë rritet, por zvogëlohet në 95%.
3. Tensioni i baterisë kalon 5V dhe arrin maksimumin.
Zona III
1. Në rreth 95%, temperatura e baterisë fillon të rritet me shpejtësi.
2. Nga rreth 95%, deri afër 100%, tensioni i baterisë bie pak.
3. Kur temperatura e brendshme e baterisë arrin rreth 100°C, tensioni i baterisë bie ndjeshëm, gjë që mund të shkaktohet nga ulja e rezistencës së brendshme të baterisë për shkak të rritjes së temperaturës.
Zona IV
1. Kur temperatura e brendshme e baterisë është më e lartë se 135°C, ndarësi PE fillon të shkrihet, rezistenca e brendshme e baterisë rritet me shpejtësi, voltazhi arrin kufirin e sipërm (~12 V) dhe rryma bie në një më të ulët vlerë.
2. Midis 10-12 V, tensioni i baterisë është i paqëndrueshëm dhe rryma luhatet.
3. Temperatura e brendshme e baterisë rritet me shpejtësi dhe temperatura rritet në 190-220°C përpara se bateria të këputet.
4. Bateria është e prishur.
Mbingarkimi i baterive treshe është i ngjashëm me atë të baterive të oksidit të litiumit të kobaltit.Kur mbingarkoni bateritë treshe me predha alumini katrore në treg, OSD ose CID do të aktivizohet kur hyni në Zonën III dhe rryma do të ndërpritet për të mbrojtur baterinë nga mbingarkesa.
Referencat
Journal of The Electrochemical Society, 148 (8) A838-A844 (2001)
Koha e postimit: Dhjetor-07-2022