Həddindən artıq doldurulma cari litium batareyanın təhlükəsizlik testində ən çətin maddələrdən biridir, buna görə də həddindən artıq yükləmə mexanizmini və həddindən artıq yüklənmənin qarşısını almaq üçün mövcud tədbirləri başa düşmək lazımdır.
Şəkil 1 NCM+LMO/Gr sistem batareyasının həddindən artıq doldurulması zamanı onun gərginlik və temperatur əyriləridir.Gərginlik 5.4V-də maksimuma çatır və sonra gərginlik azalır və nəticədə termal qaçaqlığa səbəb olur.Üçlü batareyanın həddindən artıq yüklənməsinin gərginlik və temperatur əyriləri ona çox oxşardır.
Litium batareya həddindən artıq doldurulduqda istilik və qaz əmələ gətirir.İstiliyə ohmik istilik və yan reaksiyalar nəticəsində yaranan istilik daxildir, bunlardan ohmik istilik əsasdır.Batareyanın həddindən artıq doldurulması nəticəsində yaranan yan reaksiya, ilk növbədə, artıq litiumun mənfi elektroda daxil olmasıdır və litium dendritləri mənfi elektrodun səthində böyüyəcəkdir (N/P nisbəti litium dendrit artımının ilkin SOC-yə təsir edəcəkdir).İkincisi, müsbət elektroddan artıq litiumun çıxarılması, müsbət elektrodun strukturunun dağılmasına səbəb olur, istilik və oksigeni buraxır.Oksigen elektrolitin parçalanmasını sürətləndirəcək, batareyanın daxili təzyiqi artmağa davam edəcək və müəyyən bir səviyyədən sonra təhlükəsizlik klapan açılacaq.Aktiv maddənin hava ilə təması daha çox istilik yaradır.
Tədqiqatlar göstərdi ki, elektrolit miqdarının azaldılması həddindən artıq yükləmə zamanı istilik və qaz hasilatını əhəmiyyətli dərəcədə azaldacaq.Bundan əlavə, akkumulyatorda şin olmadıqda və ya həddindən artıq doldurma zamanı təhlükəsizlik klapanını normal açmaq mümkün olmadıqda, batareyanın partlamağa meylli olduğu öyrənilib.
Yüngül həddindən artıq yüklənmə istilik itkisinə səbəb olmayacaq, lakin tutumun azalmasına səbəb olacaq.Tədqiqat müəyyən etdi ki, müsbət elektrod kimi NCM/LMO hibrid materialı olan akkumulyator həddindən artıq doldurulduqda, SOC 120%-dən aşağı olduqda heç bir açıq tutum azalması müşahidə edilmir və SOC 130%-dən yüksək olduqda tutum əhəmiyyətli dərəcədə azalır.
Hazırda həddindən artıq yükləmə problemini həll etməyin bir neçə yolu var:
1) Qoruma gərginliyi BMS-də təyin olunur, adətən mühafizə gərginliyi həddindən artıq yükləmə zamanı pik gərginlikdən aşağı olur;
2) Materialın modifikasiyası (məsələn, material örtüyü) vasitəsilə batareyanın həddindən artıq yükləmə müqavimətini yaxşılaşdırmaq;
3) Elektrolitə həddindən artıq yüklənmə əleyhinə əlavələr, məsələn, redoks cütləri əlavə edin;
4) Gərginliyə həssas membranın istifadəsi ilə, batareya həddindən artıq doldurulduqda, membranın müqaviməti əhəmiyyətli dərəcədə azalır, bu da şunt rolunu oynayır;
5) OSD və CID dizaynları kvadrat alüminium qabıqlı akkumulyatorlarda istifadə olunur ki, bunlar hazırda çox yüklənmə əleyhinə dizaynlardır.Çanta batareyası oxşar dizayna nail ola bilməz.
İstinadlar
Enerji Saxlama Materialları 10 (2018) 246–267
Bu dəfə litium-kobalt oksid batareyasının həddindən artıq doldurulması zamanı onun gərginlik və temperatur dəyişikliklərini təqdim edəcəyik.Aşağıdakı şəkil litium-kobalt oksid batareyasının həddindən artıq yüklənmə gərginliyi və temperatur əyrisidir, üfüqi ox isə delitiasiya miqdarıdır.Mənfi elektrod qrafit, elektrolit həlledicisi isə EC/DMC-dir.Akkumulyatorun tutumu 1,5Ah-dir.Doldurma cərəyanı 1,5A, temperatur isə batareyanın daxili temperaturudur.
I zona
1. Batareyanın gərginliyi yavaş-yavaş yüksəlir.Litium kobalt oksidinin müsbət elektrodu 60% -dən çox delitiasiya edir və mənfi elektrod tərəfində metal litium çökür.
2. Batareya qabarıqdır, bu, elektrolitin müsbət tərəfdən yüksək təzyiqlə oksidləşməsi ilə əlaqədar ola bilər.
3. Temperatur cüzi yüksəlişlə əsasən sabitdir.
II zona
1. Temperatur yavaş-yavaş yüksəlməyə başlayır.
2. 80~95% diapazonunda müsbət elektrodun empedansı artır və batareyanın daxili müqaviməti artır, lakin 95% azalır.
3. Batareyanın gərginliyi 5V-u keçir və maksimuma çatır.
III zona
1. Təxminən 95%-də batareyanın temperaturu sürətlə yüksəlməyə başlayır.
2. Təxminən 95%-dən 100%-ə yaxın olana qədər batareyanın gərginliyi bir qədər aşağı düşür.
3. Batareyanın daxili temperaturu təxminən 100°C-ə çatdıqda, batareyanın gərginliyi kəskin şəkildə aşağı düşür, bu, temperaturun artması səbəbindən batareyanın daxili müqavimətinin azalması ilə nəticələnə bilər.
Zona IV
1. Akkumulyatorun daxili temperaturu 135°C-dən yüksək olduqda, PE ayırıcı əriməyə başlayır, batareyanın daxili müqaviməti sürətlə yüksəlir, gərginlik yuxarı həddə (~12V) çatır və cərəyan daha aşağı səviyyəyə enir. dəyər.
2. 10-12V arasında batareyanın gərginliyi qeyri-sabitdir və cərəyan dəyişir.
3. Batareyanın daxili temperaturu sürətlə yüksəlir və batareya qopmazdan əvvəl temperatur 190-220 ° C-ə qədər yüksəlir.
4. Batareya xarabdır.
Üçlü batareyaların həddindən artıq doldurulması litium-kobalt oksid batareyalarına bənzəyir.Bazarda kvadrat alüminium qabıqlı üçlü batareyaları həddindən artıq doldurarkən, Zona III-ə daxil olduqda OSD və ya CID aktivləşdiriləcək və batareyanı həddindən artıq yükləmədən qorumaq üçün cərəyan kəsiləcəkdir.
İstinadlar
Elektrokimya Cəmiyyətinin jurnalı, 148 (8) A838-A844 (2001)
Göndərmə vaxtı: 07 dekabr 2022-ci il