Troŝargado estas unu el la plej malfacilaj eroj en la nuna litia sekureca testo, do necesas kompreni la mekanismon de troŝargi kaj la nunajn mezurojn por malhelpi troŝargadon.
Bildo 1 estas la tensio kaj temperaturkurboj de la NCM+LMO/Gr-sistema baterio kiam ĝi estas troŝargita.La tensio atingas maksimumon je 5.4V, kaj tiam la tensio falas, poste kaŭzante termikan forkuriĝon.La tensio- kaj temperaturkurboj de la troŝarĝo de la ternara baterio tre similas al ĝi.
Kiam la litia kuirilaro estas troŝargita, ĝi generos varmon kaj gason.La varmo inkluzivas ohman varmecon kaj varmecon generitan per flankaj reagoj, el kiuj ohma varmo estas la ĉefa.La flanka reago de la baterio kaŭzita de troŝarĝado estas unue, ke troa litio estas enigita en la negativan elektrodon, kaj litio-dendritoj kreskos sur la surfaco de la negativa elektrodo (N/P-proporcio influos la komencan SOC de litio-dendrito-kresko).La dua estas, ke troa litio estas ĉerpita el la pozitiva elektrodo, kaŭzante la strukturon de la pozitiva elektrodo kolapsi, liberigante varmon kaj liberigante oksigenon.Oksigeno akcelos la putriĝon de la elektrolito, la interna premo de la baterio daŭre altiĝos, kaj la sekureca valvo malfermos post certa nivelo.La kontakto de la aktiva materialo kun la aero plue generas pli da varmo.
Studoj montris, ke redukti la kvanton de elektrolito signife reduktos varmon kaj gasproduktadon dum troŝargado.Krome, oni studis, ke kiam la kuirilaro ne havas spliton aŭ la sekureca valvo ne povas esti malfermita normale dum troŝargado, la baterio estas inklina al eksplodo.
Iometa troŝarĝado ne kaŭzos termikan forkuriĝon, sed kaŭzos kapaciton forvelki.La studo trovis, ke kiam la baterio kun NCM/LMO-hibrida materialo kiel la pozitiva elektrodo estas troŝargita, ne estas evidenta kapacito kadukiĝo kiam la SOC estas pli malalta ol 120%, kaj la kapacito malpliiĝas signife kiam la SOC estas pli alta ol 130%.
Nuntempe, ekzistas proksimume pluraj manieroj solvi la troŝarĝan problemon:
1) La protekta tensio estas fiksita en la BMS, kutime la protekta tensio estas pli malalta ol la pinta tensio dum troŝarĝado;
2) Plibonigu la superŝarĝan reziston de la baterio per materiala modifo (kiel materiala tegaĵo);
3) Aldonu kontraŭ-superŝarĝajn aldonaĵojn, kiel redox-parojn, al la elektrolito;
4) Kun la uzo de tensio-sentema membrano, kiam la kuirilaro estas troŝarĝita, la membranorezisto estas signife reduktita, kiu funkcias kiel ŝunto;
5) OSD kaj CID-dezajnoj estas uzataj en kvadrataj aluminiaj ŝelaj kuirilaroj, kiuj estas nuntempe oftaj kontraŭ-superŝarĝaj dezajnoj.La saketbaterio ne povas atingi similan dezajnon.
Referencoj
Energiaj Stokaj Materialoj 10 (2018) 246-267
Ĉi-foje, ni enkondukos la tensio- kaj temperaturŝanĝojn de la litia kobaltoksida baterio kiam ĝi estas troŝargita.La suba bildo estas la superŝarga tensio kaj temperaturkurbo de la litia kobaltoksida baterio, kaj la horizontala akso estas la delitia kvanto.La negativa elektrodo estas grafito, kaj la elektrolita solvilo estas EC/DMC.La bateriokapacito estas 1.5Ah.La ŝarga kurento estas 1.5A, kaj la temperaturo estas la interna temperaturo de la baterio.
Zono I
1. La tensio de la kuirilaro malrapide altiĝas.La pozitiva elektrodo de litia kobalta rusto delitiĝas pli ol 60%, kaj metala litio estas precipitata sur la negativa elektroda flanko.
2. La kuirilaro ŝvemas, kio povas esti pro altprema oxidado de la elektrolito sur la pozitiva flanko.
3. La temperaturo estas esence stabila kun iometa pliiĝo.
Zono II
1. La temperaturo komencas malrapide altiĝi.
2. En la gamo de 80 ~ 95%, la impedanco de la pozitiva elektrodo pliiĝas, kaj la interna rezisto de la baterio pliiĝas, sed ĝi malpliiĝas je 95%.
3. La tensio de la kuirilaro superas 5V kaj atingas la maksimumon.
Zono III
1. Je ĉirkaŭ 95%, la kuirilaro temperaturo komencas rapide altiĝi.
2. De ĉirkaŭ 95%, ĝis proksime al 100%, la tensio de la kuirilaro iomete malpliiĝas.
3. Kiam la interna temperaturo de la kuirilaro atingas ĉirkaŭ 100 °C, la tensio de la kuirilaro akre falas, kio povas esti kaŭzita de la malkresko de la interna rezisto de la kuirilaro pro la pliiĝo de temperaturo.
Zono IV
1. Kiam la interna temperaturo de la baterio estas pli alta ol 135 °C, la PE-apartilo komencas fandiĝi, la interna rezisto de la baterio rapide altiĝas, la tensio atingas la supran limon (~12V), kaj la fluo falas al pli malalta. valoro.
2. Inter 10-12V, la bateria tensio estas malstabila kaj la fluo fluktuas.
3. La interna temperaturo de la kuirilaro rapide altiĝas, kaj la temperaturo altiĝas al 190-220 °C antaŭ ol la kuirilaro krevas.
4. La kuirilaro estas rompita.
La troŝargado de ternaraj baterioj estas simila al tiu de litiaj kobaltaj oksidaj kuirilaroj.Kiam troŝargis ternarajn bateriojn kun kvadrataj aluminioŝeloj sur la merkato, la OSD aŭ CID estos aktivigitaj enirante Zonon III, kaj la fluo estos fortranĉita por protekti la kuirilaron kontraŭ troŝargi.
Referencoj
Ĵurnalo de La Elektrokemia Socio, 148 (8) A838-A844 (2001)
Afiŝtempo: Dec-07-2022