Haddan tashqari zaryadlash joriy lityum batareyalar xavfsizligi testidagi eng qiyin narsalardan biridir, shuning uchun ortiqcha zaryadlash mexanizmini va ortiqcha zaryadlashni oldini olish bo'yicha joriy choralarni tushunish kerak.
1-rasm NCM+LMO/Gr tizimi akkumulyatorining haddan tashqari zaryadlangandagi kuchlanish va harorat egri chiziqlari.Voltaj 5,4V da maksimal darajaga etadi va keyin kuchlanish pasayadi, natijada termal qochib ketadi.Uchlik batareyaning ortiqcha zaryadlanishining kuchlanish va harorat egri chiziqlari unga juda o'xshash.
Lityum batareya haddan tashqari zaryadlanganda, u issiqlik va gaz hosil qiladi.Issiqlikka ohmik issiqlik va yon reaksiyalar natijasida hosil bo'lgan issiqlik kiradi, ularning asosiysi ohmik issiqlikdir.Haddan tashqari zaryadlash natijasida yuzaga keladigan batareyaning yon reaktsiyasi birinchi navbatda ortiqcha lityum salbiy elektrodga kiritiladi va lityum dendritlar salbiy elektrod yuzasida o'sadi (N/P nisbati lityum dendrit o'sishining dastlabki SOCiga ta'sir qiladi).Ikkinchisi, ortiqcha lityum musbat elektroddan olinadi, bu esa musbat elektrodning strukturasining qulashiga olib keladi, issiqlikni chiqaradi va kislorodni chiqaradi.Kislorod elektrolitning parchalanishini tezlashtiradi, batareyaning ichki bosimi ko'tarilishda davom etadi va ma'lum darajadan keyin xavfsizlik valfi ochiladi.Faol moddaning havo bilan aloqasi ko'proq issiqlik hosil qiladi.
Tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, elektrolitlar miqdorini kamaytirish ortiqcha zaryadlash vaqtida issiqlik va gaz ishlab chiqarishni sezilarli darajada kamaytiradi.Bunga qo'shimcha ravishda, batareyada shina bo'lmasa yoki ortiqcha zaryadlash vaqtida xavfsizlik klapanini normal ochib bo'lmasa, batareya portlashga moyil bo'lishi o'rganildi.
Bir oz haddan tashqari zaryadlash termal qochib ketishiga olib kelmaydi, lekin quvvatning pasayishiga olib keladi.Tadqiqot shuni ko'rsatdiki, musbat elektrod sifatida NCM / LMO gibrid moddasi bo'lgan batareya haddan tashqari zaryadlangan bo'lsa, SOC 120% dan past bo'lganda aniq quvvatning pasayishi kuzatilmaydi va SOC 130% dan yuqori bo'lsa, quvvat sezilarli darajada pasayadi.
Hozirgi vaqtda ortiqcha zaryadlash muammosini hal qilishning bir necha yo'li mavjud:
1) Himoya kuchlanishi BMSda o'rnatiladi, odatda himoya kuchlanishi haddan tashqari zaryadlash vaqtida eng yuqori kuchlanishdan past bo'ladi;
2) Materialni o'zgartirish (masalan, materialni qoplash) orqali batareyaning ortiqcha zaryadga chidamliligini oshirish;
3) elektrolitga haddan tashqari zaryadga qarshi qo'shimchalar, masalan, oksidlanish-qaytarilish juftlari qo'shing;
4) kuchlanishga sezgir membranani qo'llash bilan, batareyani haddan tashqari zaryad qilganda, membrananing qarshiligi sezilarli darajada kamayadi, bu esa shunt vazifasini bajaradi;
5) OSD va CID dizaynlari kvadrat alyuminiy qobiqli batareyalarda qo'llaniladi, ular hozirda haddan tashqari zaryadga qarshi dizaynlardir.Xalta batareyasi shunga o'xshash dizaynga erisha olmaydi.
Ma'lumotnomalar
Energiyani saqlash materiallari 10 (2018) 246–267
Bu safar biz lityum kobalt oksidi batareyasi haddan tashqari zaryadlanganda kuchlanish va harorat o'zgarishlarini tanishtiramiz.Quyidagi rasmda lityum kobalt oksidi akkumulyatorining haddan tashqari zaryadlanish kuchlanishi va harorat egri chizig'i, gorizontal o'qi esa delitiatsiya miqdoridir.Salbiy elektrod grafit, elektrolitlar erituvchisi esa EC/DMC.Batareya quvvati 1,5Ah.Zaryadlash oqimi 1,5A, harorat esa batareyaning ichki harorati.
I zona
1. Batareyaning kuchlanishi sekin ko'tariladi.Lityum kobalt oksidining musbat elektrodi 60% dan ko'prog'ini delitiatsiya qiladi va salbiy elektrod tomonida metall lityum cho'kadi.
2. Batareya bo'rtib ketgan, bu elektrolitning ijobiy tomondan yuqori bosimli oksidlanishiga bog'liq bo'lishi mumkin.
3. Harorat biroz ko'tarilish bilan asosan barqaror.
II zona
1. Harorat asta-sekin ko'tarila boshlaydi.
2. 80 ~ 95% oralig'ida musbat elektrodning empedansi ortadi va batareyaning ichki qarshiligi ortadi, lekin u 95% ga kamayadi.
3. Batareyaning kuchlanishi 5V dan oshadi va maksimal darajaga etadi.
III zona
1. Taxminan 95% da batareya harorati tez ko'tarila boshlaydi.
2. Taxminan 95% dan, 100% ga yaqin bo'lgunga qadar, batareya zo'riqishida biroz pasayadi.
3. Batareyaning ichki harorati taxminan 100 ° C ga yetganda, batareyaning kuchlanishi keskin pasayadi, bu haroratning oshishi tufayli batareyaning ichki qarshiligining pasayishiga olib kelishi mumkin.
IV zona
1. Batareyaning ichki harorati 135 ° C dan yuqori bo'lsa, pe separator eriy boshlaydi, batareyaning ichki qarshiligi tez ko'tariladi, kuchlanish yuqori chegaraga (~ 12V) etadi va oqim pastroqqa tushadi. qiymat.
2. 10-12V oralig'ida batareyaning kuchlanishi beqaror va oqim o'zgarib turadi.
3. Batareyaning ichki harorati tez ko'tariladi va batareya yorilishidan oldin harorat 190-220 ° S gacha ko'tariladi.
4. Batareya buzilgan.
Uchlik batareyalarning haddan tashqari zaryadlanishi lityum kobalt oksidi batareyalariga o'xshaydi.Bozorda kvadrat alyuminiy qobiqli uchlik batareyalarni haddan tashqari zaryadlashda III zonaga kirishda OSD yoki CID faollashadi va batareyani haddan tashqari zaryad qilishdan himoya qilish uchun oqim o'chiriladi.
Ma'lumotnomalar
Elektrokimyoviy jamiyat jurnali, 148 (8) A838-A844 (2001)
Yuborilgan vaqt: 07-dekabr 2022-yil