A túltöltés az egyik legnehezebb elem a jelenlegi lítium akkumulátor biztonsági tesztben, ezért meg kell érteni a túltöltés mechanizmusát és a túltöltés megelőzésére vonatkozó jelenlegi intézkedéseket.
Az 1. kép az NCM+LMO/Gr rendszer akkumulátorának feszültség- és hőmérsékleti görbéit mutatja túltöltött állapotban.A feszültség 5,4 V-nál éri el a maximumot, majd a feszültség leesik, ami végül termikus kifutást okoz.A hármas akkumulátor túltöltésének feszültség- és hőmérsékletgörbéi nagyon hasonlóak ahhoz.
Ha a lítium akkumulátor túl van töltve, hőt és gázt termel.A hő magában foglalja az ohmos hőt és a mellékreakciók során keletkező hőt, amelyek közül az ohmos hő a fő.Az akkumulátor túltöltés által okozott mellékreakciója először is az, hogy a felesleges lítium kerül a negatív elektródba, és a lítium-dendritek nőnek a negatív elektród felületén (az N/P arány befolyásolja a lítium-dendrit növekedésének kezdeti SOC-ját).A második az, hogy a felesleges lítiumot kivonják a pozitív elektródából, amitől a pozitív elektróda szerkezete összeomlik, hő és oxigén szabadul fel.Az oxigén felgyorsítja az elektrolit bomlását, az akkumulátor belső nyomása tovább fog emelkedni, és a biztonsági szelep egy bizonyos szint után kinyílik.Az aktív anyag levegővel való érintkezése további hőt termel.
Tanulmányok kimutatták, hogy az elektrolit mennyiségének csökkentése jelentősen csökkenti a hő- és gáztermelést a túltöltés során.Ezenkívül azt is tanulmányozták, hogy ha az akkumulátoron nincs sín, vagy a biztonsági szelep nem nyitható normálisan túltöltés közben, akkor az akkumulátor robbanásveszélyes.
Az enyhe túltöltés nem okoz hőkiesést, de a kapacitás csökkenését okozza.A tanulmány megállapította, hogy ha az NCM/LMO hibrid anyagú akkumulátor pozitív elektródaként túl van töltve, akkor nincs nyilvánvaló kapacitáscsökkenés, ha az SOC alacsonyabb, mint 120%, és a kapacitás jelentősen csökken, ha az SOC magasabb, mint 130%.
Jelenleg nagyjából több módszer létezik a túltöltési probléma megoldására:
1) A védelmi feszültség a BMS-ben van beállítva, általában a védelmi feszültség alacsonyabb, mint a csúcsfeszültség túltöltéskor;
2) Az akkumulátor túltöltési ellenállásának javítása anyagmódosítással (például anyagbevonattal);
3) Adjon az elektrolithoz túltöltés elleni adalékokat, például redox párokat;
4) Feszültségérzékeny membrán használatával, amikor az akkumulátor túl van töltve, a membrán ellenállása jelentősen csökken, ami söntként működik;
5) OSD és CID kialakításokat használnak a négyzet alakú alumínium héjú akkumulátorokban, amelyek jelenleg gyakori túltöltés elleni konstrukciók.A tasak akkumulátor nem tud hasonló kialakítást elérni.
Hivatkozások
Energiatároló anyagok 10 (2018) 246–267
Ezúttal bemutatjuk a lítium-kobalt-oxid akkumulátor feszültség- és hőmérsékletváltozásait, amikor túl van töltve.Az alábbi képen a lítium-kobalt-oxid akkumulátor túltöltési feszültsége és hőmérsékleti görbéje látható, a vízszintes tengely pedig a delitáció mértéke.A negatív elektróda grafit, az elektrolit oldószere pedig EC/DMC.Az akkumulátor kapacitása 1,5 Ah.A töltőáram 1,5 A, a hőmérséklet pedig az akkumulátor belső hőmérséklete.
I. zóna
1. Az akkumulátor feszültsége lassan emelkedik.A lítium-kobalt-oxid pozitív elektródája több mint 60%-ban delithiál, a negatív elektród oldalán pedig fémlítium válik ki.
2. Az akkumulátor kidudorodik, ami a pozitív oldalon lévő elektrolit nagynyomású oxidációja miatt lehet.
3. A hőmérséklet alapvetően stabil, enyhe emelkedéssel.
zóna II
1. A hőmérséklet lassan emelkedni kezd.
2. A 80-95% tartományban a pozitív elektróda impedanciája nő, és az akkumulátor belső ellenállása nő, de 95% -nál csökken.
3. Az akkumulátor feszültsége meghaladja az 5V-ot és eléri a maximumot.
zóna III
1. Körülbelül 95%-nál az akkumulátor hőmérséklete gyorsan emelkedni kezd.
2. Körülbelül 95%-ról közel 100%-ra az akkumulátor feszültsége enyhén csökken.
3. Amikor az akkumulátor belső hőmérséklete eléri a 100°C körüli értéket, az akkumulátor feszültsége meredeken csökken, amit az akkumulátor belső ellenállásának a hőmérséklet emelkedése miatti csökkenése okozhat.
IV. zóna
1. Ha az akkumulátor belső hőmérséklete meghaladja a 135°C-ot, a PE-leválasztó olvadni kezd, az akkumulátor belső ellenállása gyorsan megemelkedik, a feszültség eléri a felső határt (~12V), és az áramerősség alacsonyabbra csökken. érték.
2. 10-12V között az akkumulátor feszültsége instabil és az áram ingadozik.
3. Az akkumulátor belső hőmérséklete gyorsan emelkedik, és a hőmérséklet 190-220 °C-ra emelkedik, mielőtt az akkumulátor felszakadna.
4. Az akkumulátor elromlott.
A háromkomponensű akkumulátorok túltöltése hasonló a lítium-kobalt-oxid akkumulátorokéhoz.A piacon kapható négyzet alakú alumínium héjú hármas akkumulátorok túltöltésekor az OSD vagy CID aktiválódik a III. zónába való belépéskor, és az áramerősség megszakad, hogy megvédje az akkumulátort a túltöltéstől.
Hivatkozások
Journal of The Electrochemical Society, 148 (8) A838-A844 (2001)
Feladás időpontja: 2022. december 07