Các biện pháp bảo vệ cho pin lithium

Sau khi pin lithium được sạc quá điện áp trên 4.2V, nó sẽ bắt đầu có tác dụng phụ. Điện áp quá tải càng cao, nguy hiểm càng cao. Khi điện áp tế bào lithium cao hơn 4.2V, số lượng nguyên tử lithium còn lại trong vật liệu catốt là ít hơn một nửa và tế bào lưu trữ thường sụp đổ, khiến pin mất dung lượng vĩnh viễn. Nếu sạc tiếp tục, kim loại lithium tiếp theo sẽ tích tụ trên bề mặt của vật liệu cực dương vì tế bào cực dương đã được lấp đầy bằng các nguyên tử lithium. Các nguyên tử lithium này sẽ phát triển các tinh thể đuôi gai từ bề mặt cực dương theo hướng của các ion lithium. Các tinh thể kim loại lithium này đi qua cơ hoành, rút ngắn các điện cực dương và âm. Đôi khi pin phát nổ trước khi một mạch ngắn xảy ra, bởi vì trong quá trình sạc quá mức, chất điện phân và các vật liệu khác sẽ phân hủy để tạo ra khí, khiến vỏ pin hoặc van áp suất mở rộng và vỡ, cho phép oxy xâm nhập và phản ứng với các nguyên tử lithium tích lũy trên bề mặt của cực dương, sau đó phát nổ.

Do đó, khi sạc pin lithium, giới hạn điện áp trên phải được đặt để tính đến tuổi thọ, công suất và sự an toàn của pin cùng một lúc. Giới hạn trên tối ưu của điện áp sạc là 4.2V. Cũng cần có giới hạn điện áp thấp hơn khi pin lithium được thải ra. Khi điện áp tế bào dưới 2,4V, một số vật liệu sẽ bắt đầu bị phá hủy. Và vì pin sẽ tự xả, nó càng được xả càng lâu, điện áp càng thấp, vì vậy tốt nhất là không đặt nó xuống 2,4V trước khi dừng khi xả. Trong khoảng thời gian từ 3,0V đến 2,4V, năng lượng được giải phóng bởi pin lithium chỉ chiếm khoảng 3% dung lượng pin. Do đó, 3.0V là một điện áp cắt giảm lý tưởng. Khi sạc và xả, ngoài giới hạn điện áp, giới hạn hiện tại cũng là cần thiết. Khi dòng điện quá cao, các ion lithium không có thời gian để vào ô lưu trữ và sẽ tích lũy trên bề mặt của vật liệu.

Sau khi các ion lithium này đạt được các electron, chúng tạo ra các tinh thể nguyên tử lithium trên bề mặt của vật liệu, điều này cũng nguy hiểm như quá mức. Trong trường hợp các vết nứt vỏ pin, nó sẽ phát nổ. Do đó, việc bảo vệ pin lithium-ion nên bao gồm: giới hạn trên của điện áp sạc, giới hạn dưới của điện áp phóng điện và giới hạn trên của dòng điện. Nói chung, trong bộ pin lithium, ngoài pin lithium, sẽ có một tấm bảo vệ, chủ yếu cung cấp ba biện pháp bảo vệ này. Tuy nhiên, ba biện pháp bảo vệ của tấm bảo vệ rõ ràng là không đủ và vụ nổ pin lithium vẫn thường xuyên trên khắp thế giới. Để đảm bảo sự an toàn của hệ thống pin, phải thực hiện phân tích cẩn thận hơn về nguyên nhân của vụ nổ pin.