Skyddsåtgärder för litiumbatterier

Efter överladdning av litiumbattericellen till en spänning över 4,2V kommer den att börja få biverkningar. Ju högre överladdningsspänning, desto högre är faran. När spänningen i en litiumbattericell överstiger 4,2V, finns mindre än hälften av litiumatomerna kvar i det positiva elektrodmaterialet. Vid denna tidpunkt kollapsar lagringscellen ofta, vilket orsakar permanent kapacitetsförlust i batteriet. Om laddningen fortsätter, eftersom lagringscellen i den negativa elektroden redan är fylld med litiumatomer, kommer efterföljande litiummetall att ansamlas på ytan av det negativa elektrodmaterialet. Dessa litiumatomer kommer att växa dendritiska kristaller från den negativa elektrodytan mot litiumjonernas riktning. Dessa litiummetallkristaller kommer att passera genom membranet, vilket orsakar en kortslutning mellan de positiva och negativa polerna. Ibland exploderar batteriet innan en kortslutning inträffar, för under överladdningsprocessen kommer material som elektrolyt att sönderdelas för att producera gas, vilket gör att batterihöljet eller tryckventilen buktar ut och går sönder, vilket tillåter syre att komma in och reagera med litiumatomer som samlats på negativ elektrodyta, vilket leder till en explosion.
Därför är det nödvändigt att sätta en spänningsgräns vid laddning av litiumjonbatterier för att samtidigt ta hänsyn till batteriets livslängd, kapacitet och säkerhet. Den optimala laddningsspänningsgränsen är 4,2V. Vid urladdning av litiumbatterier bör det även finnas en lägre spänningsgräns. När battericellens spänning är under 2,4V kommer vissa material att börja skadas. Dessutom, eftersom batteriet kommer att laddas ur själv, ju längre det är urladdat, desto lägre blir spänningen. Därför är det bättre att inte ladda ur den vid 2,4V innan den stannar. Under urladdningsperioden från 3,0V till 2,4V står energin som frigörs av litiumbatterier endast för cirka 3 procent av batterikapaciteten. Därför är 3.0V en idealisk urladdningsgränsspänning. Under laddning och urladdning är förutom spänningsbegränsning även strömbegränsning nödvändig. När strömmen är för hög kan litiumjoner inte komma in i lagringscellen i tid och kommer att samlas på ytan av materialet.
Efter att dessa litiumjoner förvärvat elektroner kommer de att generera litiumatomkristaller på ytan av materialet, vilket, liksom överladdning, kan orsaka fara. Om batterihöljet går sönder kommer det att explodera. Därför bör skyddet av litiumjonbatterier åtminstone omfatta: den övre gränsen för laddningsspänning, den nedre gränsen för urladdningsspänning och den övre gränsen för ström. Generellt sett kommer ett litiumbatteripaket, förutom litiumbattericellerna, att ha en skyddsplatta, som huvudsakligen ger dessa tre skydd. Dessa tre skydd av skyddsbrädan är dock uppenbarligen inte tillräckligt, och globala litiumbatteriexplosioner är fortfarande frekventa. För att säkerställa batterisystemets säkerhet är det nödvändigt att göra en mer detaljerad analys av orsakerna till batteriexplosioner.