リチウムイオン電池保護対策

リチウム電池セルが4.2Vより高い電圧に過充電されると、副作用が発生し始めます。過充電電圧が高いほど、リスクが高くなります。リチウム電池セルの電圧が4.2Vより高い場合、リチウム原子の半分未満が正極材料に残る。このとき、蓄電池はしばしば崩壊し、電池容量の永久的な低下をもたらす。充電が継続されると,負極の蓄電セルがリチウム原子で満たされているため,その後負極材の表面にリチウム金属が蓄積してしまう。これらのリチウム原子は、負面からリチウムイオンの方向に向かって樹枝状結晶を成長させる。これらのリチウム金属結晶はダイアフラム紙を通過し、正極と負極を短絡します。場合によっては、短絡が発生する前にバッテリーが爆発することがあります。これは、過充電プロセス中に電解質やその他の材料が割れてガスが生成され、電池の殻や圧力バルブが膨らんで破裂し、酸素が侵入して負極に蓄積されたリチウム原子と反応して爆発するためです。したがって、リチウム電池を充電する際には、電池寿命、容量および安全性を考慮して上限電圧を設定する必要がある。充電電圧の最適な上限は4.2Vです。リチウム電池セルが放電されるときも、より低い電圧制限があるはずです。セル電圧が2.4Vより低いと、一部の材料が損傷し始めます。バッテリーはそれ自体を放電するので、放電時間が長ければ長いほど、電圧は低くなります。したがって、放電中は2.4Vで停止しないのが最善です。3.0Vから2.4Vの間、リチウム電池によって放出されるエネルギーは電池容量の約3%しか占めません。したがって、3.0Vが理想的な放電カットオフ電圧です。

充放電時には、電圧制限に加えて、電流制限も必要である。電流が大きすぎると、リチウムイオンは貯蔵セルに入る時間がなく、材料の表面に集まります。これらのリチウムイオンが電子を獲得した後、リチウム原子は材料の表面に結晶化し、これは過充電と同じであり、危険を引き起こす。バッテリーケースが壊れると爆発します。

したがって、リチウムイオン電池の保護には、充電電圧の上限、放電電圧の下限、電流の上限の3つの項目を少なくとも含める必要があります。一般に、リチウム電池パックでは、リチウム電池セルを除いて、主にこれら3つの保護を提供する保護板があるであろう。しかしながら、これら3つの保護板の保護は明らかに不十分である。リチウム電池の爆発は世界中でいまだに頻発しています。バッテリシステムの安全性を確保するには、バッテリ爆発の原因をより慎重に分析する必要があります。