Pārlādēšana ir viens no sarežģītākajiem jautājumiem pašreizējā litija akumulatora drošības pārbaudē, tāpēc ir jāsaprot pārlādēšanas mehānisms un pašreizējie pasākumi, lai novērstu pārlādēšanu.
1. attēlā ir redzamas NCM+LMO/Gr sistēmas akumulatora sprieguma un temperatūras līknes, kad tas ir pārlādēts.Spriegums sasniedz maksimumu pie 5,4 V, un tad spriegums pazeminās, galu galā izraisot termisku aizbēgšanu.Trīskāršā akumulatora pārlādēšanas sprieguma un temperatūras līknes ir ļoti līdzīgas tai.
Kad litija akumulators ir pārlādēts, tas radīs siltumu un gāzi.Siltumā ietilpst omu siltums un blakusreakciju radītais siltums, no kuriem galvenais ir omiskais siltums.Akumulatora sānu reakcija, ko izraisa pārlādēšana, pirmkārt, ir tāda, ka negatīvajā elektrodā tiek ievietots litija pārpalikums, un litija dendriti pieaugs uz negatīvā elektroda virsmas (N/P attiecība ietekmēs litija dendrīta augšanas sākotnējo SOC).Otrais ir tāds, ka no pozitīvā elektroda tiek ekstrahēts litija pārpalikums, izraisot pozitīvā elektroda struktūras sabrukšanu, atbrīvojot siltumu un atbrīvojot skābekli.Skābeklis paātrinās elektrolīta sadalīšanos, akumulatora iekšējais spiediens turpinās pieaugt, un pēc noteikta līmeņa atvērsies drošības vārsts.Aktīvā materiāla saskare ar gaisu rada vairāk siltuma.
Pētījumi liecina, ka elektrolīta daudzuma samazināšana ievērojami samazinās siltuma un gāzes ražošanu pārlādēšanas laikā.Turklāt ir izpētīts, ka, ja akumulatoram nav šinas vai pārlādēšanas laikā nevar normāli atvērt drošības vārstu, akumulators ir pakļauts eksplozijai.
Neliela pārlādēšana neizraisīs termisku noplūdi, bet izraisīs jaudas samazināšanos.Pētījumā konstatēts, ka, ja akumulators ar NCM/LMO hibrīdmateriālu kā pozitīvo elektrodu ir pārlādēts, nav acīmredzama jaudas samazināšanās, ja SOC ir zemāka par 120%, un jauda ievērojami samazinās, ja SOC ir lielāka par 130%.
Pašlaik ir aptuveni vairāki veidi, kā atrisināt pārmaksas problēmu:
1) Aizsardzības spriegums ir iestatīts BMS, parasti aizsardzības spriegums ir zemāks par maksimālo spriegumu pārlādēšanas laikā;
2) Uzlabojiet akumulatora pretestību pārlādēšanai, mainot materiālu (piemēram, materiāla pārklājumu);
3) Pievienojiet elektrolītam pretpārlādēšanas piedevas, piemēram, redokspārus;
4) Izmantojot sprieguma jutīgo membrānu, kad akumulators ir pārlādēts, ievērojami samazinās membrānas pretestība, kas darbojas kā šunts;
5) OSD un CID dizaini tiek izmantoti kvadrātveida alumīnija apvalka akumulatoros, kas pašlaik ir izplatīti pretpārlādēšanas modeļi.Maciņa akumulators nevar sasniegt līdzīgu dizainu.
Atsauces
Enerģijas uzglabāšanas materiāli 10 (2018) 246–267
Šoreiz mēs iepazīstināsim ar litija kobalta oksīda akumulatora sprieguma un temperatūras izmaiņām, kad tas ir pārlādēts.Zemāk redzamajā attēlā ir attēlota litija kobalta oksīda akumulatora pārlādēšanas sprieguma un temperatūras līkne, un horizontālā ass ir delitiācijas apjoms.Negatīvs elektrods ir grafīts, un elektrolīta šķīdinātājs ir EC/DMC.Akumulatora ietilpība ir 1,5 Ah.Uzlādes strāva ir 1,5 A, un temperatūra ir akumulatora iekšējā temperatūra.
I zona
1. Akumulatora spriegums paaugstinās lēni.Litija kobalta oksīda pozitīvais elektrods delitē vairāk nekā 60%, un negatīvā elektroda pusē tiek nogulsnēts metāla litijs.
2. Akumulators ir izspiedies, kas var būt saistīts ar elektrolīta augstspiediena oksidāciju pozitīvā pusē.
3. Temperatūra būtībā ir stabila ar nelielu pieaugumu.
II zona
1. Temperatūra sāk lēnām celties.
2. Diapazonā no 80 līdz 95%, pozitīvā elektroda pretestība palielinās, un akumulatora iekšējā pretestība palielinās, bet tā samazinās par 95%.
3. Akumulatora spriegums pārsniedz 5V un sasniedz maksimumu.
III zona
1. Pie aptuveni 95% akumulatora temperatūra sāk strauji pieaugt.
2. No aptuveni 95%, līdz gandrīz 100%, akumulatora spriegums nedaudz pazeminās.
3. Kad akumulatora iekšējā temperatūra sasniedz aptuveni 100°C, akumulatora spriegums strauji pazeminās, ko var izraisīt akumulatora iekšējās pretestības samazināšanās temperatūras paaugstināšanās dēļ.
IV zona
1. Kad akumulatora iekšējā temperatūra ir augstāka par 135°C, PE separators sāk kust, akumulatora iekšējā pretestība strauji pieaug, spriegums sasniedz augšējo robežu (~12V), un strāva samazinās līdz zemākai. vērtību.
2. No 10-12V akumulatora spriegums ir nestabils un strāva svārstās.
3. Akumulatora iekšējā temperatūra strauji paaugstinās, un temperatūra paaugstinās līdz 190-220°C, pirms akumulators plīst.
4. Akumulators ir salūzis.
Trīskāršo akumulatoru pārlādēšana ir līdzīga litija kobalta oksīda akumulatoru uzlādei.Pārlādējot trīskāršus akumulatorus ar kvadrātveida alumīnija apvalkiem tirgū, OSD vai CID tiks aktivizēts, ieejot III zonā, un strāva tiks pārtraukta, lai aizsargātu akumulatoru no pārmērīgas uzlādes.
Atsauces
Journal of The Electrochemical Society, 148 (8) A838-A844 (2001)
Izlikšanas laiks: Dec-07-2022