A sobrecarga é un dos elementos máis difíciles na proba de seguridade actual da batería de litio, polo que é necesario comprender o mecanismo de sobrecarga e as medidas actuais para evitar a sobrecarga.
A imaxe 1 son as curvas de tensión e temperatura da batería do sistema NCM+LMO/Gr cando está sobrecargada.A tensión alcanza un máximo de 5,4 V, e entón a tensión cae, provocando finalmente un desvío térmico.As curvas de tensión e temperatura da sobrecarga da batería ternaria son moi similares a ela.
Cando a batería de litio está sobrecargada, xerará calor e gas.A calor inclúe a calor óhmica e a calor xerada por reaccións secundarias, das cales a calor óhmica é a principal.A reacción secundaria da batería causada pola sobrecarga é, en primeiro lugar, que o exceso de litio se insire no electrodo negativo e as dendritas de litio crecerán na superficie do electrodo negativo (a relación N/P afectará o SOC inicial do crecemento das dendritas de litio).O segundo é que o exceso de litio extrae do electrodo positivo, o que fai que a estrutura do electrodo positivo se colapse, liberando calor e liberando osíxeno.O osíxeno acelerará a descomposición do electrólito, a presión interna da batería seguirá aumentando e a válvula de seguridade abrirase despois dun certo nivel.O contacto do material activo co aire xera máis calor.
Os estudos demostraron que a redución da cantidade de electrólito reducirá significativamente a produción de calor e gas durante a sobrecarga.Ademais, estudouse que cando a batería non ten unha férula ou a válvula de seguridade non se pode abrir normalmente durante a sobrecarga, a batería é propensa a explosión.
Unha lixeira sobrecarga non provocará fugas térmicas, pero provocará un desvanecemento da capacidade.O estudo descubriu que cando a batería con material híbrido NCM/LMO como electrodo positivo está sobrecargada, non hai unha diminución da capacidade obvia cando o SOC é inferior ao 120% e a capacidade decae significativamente cando o SOC é superior ao 130%.
Actualmente, hai aproximadamente varias formas de resolver o problema de sobrecarga:
1) A tensión de protección establécese no BMS, normalmente a tensión de protección é menor que a tensión máxima durante a sobrecarga;
2) Mellora a resistencia á sobrecarga da batería mediante a modificación do material (como o revestimento do material);
3) Engade aditivos anti-sobrecarga, como pares redox, ao electrólito;
4) Co uso de membrana sensible á tensión, cando a batería está sobrecargada, a resistencia da membrana redúcese significativamente, o que actúa como derivación;
5) Os deseños OSD e CID utilízanse en baterías cadradas de carcasa de aluminio, que son actualmente deseños comúns contra sobrecarga.A batería da bolsa non pode conseguir un deseño similar.
Referencias
Materiais de almacenamento de enerxía 10 (2018) 246-267
Nesta ocasión, introduciremos os cambios de tensión e temperatura da batería de óxido de litio cobalto cando se sobrecarga.A imaxe de abaixo é a curva de tensión e temperatura de sobrecarga da batería de óxido de litio cobalto, e o eixe horizontal é a cantidade de delitio.O electrodo negativo é grafito e o disolvente electrolítico é EC/DMC.A capacidade da batería é de 1,5 Ah.A corrente de carga é de 1,5 A e a temperatura é a temperatura interna da batería.
Zona I
1. A tensión da batería aumenta lentamente.O electrodo positivo de óxido de cobalto de litio deslitia máis do 60% e o litio metálico precipitouse no lado do electrodo negativo.
2. A batería está abombada, o que pode deberse á oxidación a alta presión do electrólito no lado positivo.
3. A temperatura é basicamente estable cun lixeiro ascenso.
Zona II
1. A temperatura comeza a subir lentamente.
2. No rango de 80 ~ 95%, a impedancia do electrodo positivo aumenta e a resistencia interna da batería aumenta, pero diminúe nun 95%.
3. A tensión da batería supera os 5V e alcanza o máximo.
Zona III
1. Ao redor do 95%, a temperatura da batería comeza a subir rapidamente.
2. Desde preto do 95%, ata preto do 100%, a tensión da batería cae lixeiramente.
3. Cando a temperatura interna da batería alcanza uns 100 ° C, a tensión da batería cae bruscamente, o que pode ser causado pola diminución da resistencia interna da batería debido ao aumento da temperatura.
Zona IV
1. Cando a temperatura interna da batería é superior a 135 ° C, o separador de PE comeza a derreterse, a resistencia interna da batería aumenta rapidamente, a tensión alcanza o límite superior (~ 12 V) e a corrente cae a un nivel inferior. valor.
2. Entre 10-12V, a tensión da batería é inestable e a corrente fluctúa.
3. A temperatura interna da batería aumenta rapidamente e a temperatura sobe ata 190-220 °C antes de que a batería se rompa.
4. A batería está rota.
A sobrecarga das baterías ternarias é similar á das baterías de óxido de litio cobalto.Ao sobrecargar baterías ternarias con carcasas cadradas de aluminio no mercado, activarase o OSD ou CID ao entrar na Zona III e cortarase a corrente para protexer a batería da sobrecarga.
Referencias
Journal of The Electrochemical Society, 148 (8) A838-A844 (2001)
Hora de publicación: Dec-07-2022