Kerusakan Ekspansi Baterai Lithium

Karakteristik cangkang
Litium, dengan nomor atom 3 dan berat atom 6,941, merupakan unsur logam alkali paling ringan. Untuk meningkatkan keamanan dan tegangan, para ilmuwan telah menemukan bahan seperti grafit dan litium kobalt oksida untuk menyimpan atom litium. Struktur molekul bahan-bahan ini membentuk jaringan penyimpanan kecil berskala nano yang dapat digunakan untuk menyimpan atom litium. Dengan cara ini, meskipun cangkang baterai rusak dan oksigen masuk, molekul oksigen terlalu besar untuk memasuki jaringan penyimpanan kecil ini, sehingga atom litium tidak akan bersentuhan dengan oksigen dan menghindari ledakan.
Langkah-langkah perlindungan
Ketika sel baterai lithium diisi berlebihan hingga tegangan lebih tinggi dari 4.2V, efek samping akan mulai terjadi. Semakin tinggi tegangan overcharge, semakin tinggi pula bahayanya. Ketika tegangan sel baterai litium lebih tinggi dari 4,2V, jumlah atom litium yang tersisa dalam bahan elektroda positif kurang dari setengahnya, dan jaringan penyimpanan sering kali runtuh pada saat ini, menyebabkan baterai kehilangan kapasitas permanen. Jika pengisian terus berlanjut, karena kotak penyimpanan elektroda negatif sudah penuh dengan atom litium, logam litium berikutnya akan terakumulasi pada permukaan bahan elektroda negatif. Atom litium ini akan menumbuhkan dendrit dari permukaan elektroda negatif ke arah ion litium. Kristal logam litium ini akan melewati diafragma dan menyebabkan hubungan arus pendek antara elektroda positif dan negatif. Terkadang baterai meledak sebelum terjadi korsleting. Hal ini karena selama proses pengisian yang berlebihan, elektrolit dan bahan lainnya akan terurai dan menghasilkan gas, menyebabkan cangkang baterai atau katup tekanan membengkak dan pecah, sehingga oksigen dapat masuk dan bereaksi dengan atom litium yang terkumpul di permukaan elektroda negatif. dan kemudian meledak.
Oleh karena itu, saat mengisi daya baterai litium, perlu ditetapkan batas tegangan atas dengan mempertimbangkan masa pakai baterai, kapasitas, dan keamanan pada saat yang bersamaan. Batas atas tegangan pengisian yang paling ideal adalah 4.2V. Ada juga batas voltase yang lebih rendah saat mengosongkan baterai litium. Ketika tegangan baterai lebih rendah dari 2.4V, beberapa material akan mulai rusak. Karena baterai akan self-discharge, semakin lama baterai dikosongkan maka tegangannya akan semakin rendah. Oleh karena itu, yang terbaik adalah tidak menghentikan pemakaian pada 2.4V. Selama periode ketika baterai lithium habis dari 3.0V hingga 2.4V, energi yang dilepaskan hanya menyumbang sekitar 3% dari kapasitas baterai. Oleh karena itu, 3.0V adalah tegangan pemutus pelepasan yang ideal. Saat mengisi dan mengosongkan, selain pembatasan tegangan, pembatasan arus juga diperlukan. Jika arus terlalu besar, ion litium tidak akan sempat masuk ke sel penyimpanan dan akan berkumpul di permukaan material.
Setelah ion litium ini memperoleh elektron, atom litium akan mengkristal pada permukaan material, yang berbahaya seperti halnya pengisian daya yang berlebihan. Jika cangkang baterai rusak, maka akan meledak. Oleh karena itu, perlindungan baterai lithium-ion paling sedikit harus mencakup: batas atas tegangan pengisian, batas bawah tegangan pemakaian, dan batas atas arus. Secara umum, selain sel baterai litium, akan terdapat papan pelindung di dalam paket baterai litium, yang terutama memberikan ketiga perlindungan tersebut. Namun, ketiga perlindungan papan pelindung ini jelas tidak cukup, dan ledakan baterai litium masih sering terjadi di seluruh dunia. Untuk menjamin keamanan sistem baterai, perlu dilakukan analisis yang lebih cermat terhadap penyebab ledakan baterai.