Lithium rafhlaða stækkun skemmd

Skeljaeiginleikar
Litíum, með atómnúmer 3 og atómþyngd 6,941, er léttasta alkalímálm frumefnið. Til að bæta öryggi og spennu hafa vísindamenn fundið upp efni eins og grafít og litíum kóbaltoxíð til að geyma litíum atóm. Sameindabygging þessara efna myndar örsmá geymslunet á nanóskala sem hægt er að nota til að geyma litíumatóm. Á þennan hátt, jafnvel þótt rafhlöðuskelurinn sé brotinn og súrefni komist inn, eru súrefnissameindirnar of stórar til að komast inn í þessi örsmáu geymslurist, þannig að litíumatómin komast ekki í snertingu við súrefni og forðast sprengingu.
Verndarráðstafanir
Þegar litíum rafhlaða klefan er ofhlaðin í hærri spennu en 4,2V munu aukaverkanir byrja að koma fram. Því hærri sem ofhleðsluspennan er, því meiri hætta er. Þegar spenna litíum rafhlöðunnar er hærri en 4,2V er fjöldi litíumatóma sem eftir eru í jákvæðu rafskautsefninu minna en helmingur og geymslunetið hrynur oft á þessum tíma, sem veldur því að rafhlaðan tapar varanlegu afkastagetu. Ef hleðsla heldur áfram, þar sem geymslunet neikvæða rafskautsins er þegar fullt af litíumatómum, mun síðari litíummálmur safnast fyrir á yfirborði neikvæða rafskautsefnisins. Þessar litíumatóm munu vaxa dendrites frá yfirborði neikvæða rafskautsins í átt að litíumjónum. Þessir litíummálmkristallar munu fara í gegnum þindið og skammhlaupa jákvæðu og neikvæðu rafskautunum. Stundum springur rafhlaðan áður en skammhlaupið verður. Þetta er vegna þess að meðan á ofhleðslu stendur mun raflausnin og önnur efni brotna niður og framleiða gas, sem veldur því að rafhlöðuskel eða þrýstiventill bólgna og springur, sem gerir súrefni kleift að komast inn og hvarfast við litíumatómin sem safnast fyrir á yfirborði neikvæða rafskautsins, og springa svo.
Þess vegna, þegar litíum rafhlöður eru hlaðnar, er nauðsynlegt að setja efri spennumörk til að taka mið af endingu rafhlöðunnar, getu og öryggi á sama tíma. Besta efri mörk hleðsluspennu eru 4,2V. Það eru líka lægri spennumörk þegar litíum rafhlöður eru tæmdar. Þegar rafhlaðan spenna er lægri en 2,4V byrja sum efni að skemmast. Vegna þess að rafhlaðan mun sjálfafhleðsla, því lengur sem hún er tæmd, því lægri verður spennan. Þess vegna er best að hætta ekki að losa við 2,4V. Á tímabilinu þegar litíum rafhlaðan er tæmd úr 3.0V í 2.4V, nemur orkan sem losnar aðeins um 3% af rafhlöðunni. Þess vegna er 3.0V tilvalin útskriftarspenna. Við hleðslu og afhleðslu eru, auk spennutakmarkana, einnig nauðsynlegar straumtakmarkanir. Þegar straumurinn er of mikill munu litíumjónir ekki hafa tíma til að komast inn í geymsluklefann og safnast saman á yfirborði efnisins.
Eftir að þessar litíumjónir fá rafeindir munu litíumatóm kristallast á yfirborði efnisins, sem er hættulegt alveg eins og ofhleðsla. Ef rafhlöðuskelurinn er brotinn mun hún springa. Þess vegna verður vernd litíumjónarafhlöðu að minnsta kosti að innihalda: efri mörk hleðsluspennu, neðri mörk afhleðsluspennu og efri mörk straums. Almennt, auk litíum rafhlöðu klefans, verður hlífðarborð í litíum rafhlöðupakkanum, sem aðallega veitir þessar þrjár vernd. Hins vegar eru þessar þrjár varnir á hlífðarborðinu augljóslega ekki nóg og litíum rafhlöðusprengingar eru enn tíðar um allan heim. Til að tryggja öryggi rafhlöðukerfisins er nauðsynlegt að gera nákvæmari greiningu á orsökum rafhlöðusprenginga.