सध्याच्या लिथियम बॅटरी सुरक्षा चाचणीमध्ये ओव्हरचार्जिंग ही सर्वात कठीण बाब आहे, त्यामुळे ओव्हरचार्जिंगची यंत्रणा आणि ओव्हरचार्जिंग टाळण्यासाठी सध्याच्या उपाययोजना समजून घेणे आवश्यक आहे.
चित्र 1 हे NCM+LMO/Gr सिस्टम बॅटरीचे व्होल्टेज आणि तापमान वक्र आहे जेव्हा ती जास्त चार्ज केली जाते.व्होल्टेज कमाल 5.4V वर पोहोचते आणि नंतर व्होल्टेज कमी होते, ज्यामुळे थर्मल पळापळ होते.टर्नरी बॅटरीच्या ओव्हरचार्जचे व्होल्टेज आणि तापमान वक्र त्याच्यासारखेच असतात.
जेव्हा लिथियम बॅटरी जास्त चार्ज केली जाते तेव्हा ती उष्णता आणि वायू निर्माण करेल.उष्णतेमध्ये ओमिक उष्णता आणि साइड प्रतिक्रियांद्वारे निर्माण होणारी उष्णता समाविष्ट असते, ज्यापैकी ओमिक उष्णता ही मुख्य आहे.ओव्हरचार्जिंगमुळे बॅटरीची साइड रिअॅक्शन ही आहे की सर्वात आधी जास्त लिथियम नकारात्मक इलेक्ट्रोडमध्ये घातला जातो आणि लिथियम डेंड्राइट्स नकारात्मक इलेक्ट्रोडच्या पृष्ठभागावर वाढतात (N/P प्रमाण लिथियम डेंड्राइटच्या वाढीच्या सुरुवातीच्या SOC वर परिणाम करेल).दुसरे म्हणजे पॉझिटिव्ह इलेक्ट्रोडमधून जास्तीचे लिथियम काढले जाते, ज्यामुळे पॉझिटिव्ह इलेक्ट्रोडची रचना कोलमडते, उष्णता सोडते आणि ऑक्सिजन सोडते.ऑक्सिजन इलेक्ट्रोलाइटच्या विघटनास गती देईल, बॅटरीचा अंतर्गत दाब वाढत राहील आणि विशिष्ट पातळीनंतर सुरक्षा झडप उघडेल.सक्रिय पदार्थाचा हवेशी संपर्क अधिक उष्णता निर्माण करतो.
अभ्यासाने दर्शविले आहे की इलेक्ट्रोलाइटचे प्रमाण कमी केल्याने ओव्हरचार्जिंग दरम्यान उष्णता आणि वायू उत्पादनात लक्षणीय घट होईल.याव्यतिरिक्त, हे अभ्यासले गेले आहे की जेव्हा बॅटरीला स्प्लिंट नसते किंवा ओव्हरचार्जिंग दरम्यान सुरक्षा वाल्व सामान्यपणे उघडता येत नाही, तेव्हा बॅटरीचा स्फोट होण्याची शक्यता असते.
थोडे जास्त चार्जिंगमुळे थर्मल पळून जाणार नाही, परंतु क्षमता कमी होईल.अभ्यासात असे आढळून आले की जेव्हा पॉझिटिव्ह इलेक्ट्रोड म्हणून NCM/LMO संकरित मटेरियल असलेली बॅटरी ओव्हरचार्ज केली जाते, तेव्हा SOC 120% पेक्षा कमी असताना क्षमता क्षय होत नाही आणि SOC 130% पेक्षा जास्त असेल तेव्हा क्षमता लक्षणीय क्षय होते.
सध्या, ओव्हरचार्जिंग समस्येचे निराकरण करण्याचे अंदाजे अनेक मार्ग आहेत:
1) बीएमएसमध्ये संरक्षण व्होल्टेज सेट केले जाते, सामान्यतः ओव्हरचार्जिंग दरम्यान संरक्षण व्होल्टेज पीक व्होल्टेजपेक्षा कमी असते;
२) मटेरियल फेरफार (जसे की मटेरियल कोटिंग) द्वारे बॅटरीचा ओव्हरचार्ज रेझिस्टन्स सुधारा;
3) इलेक्ट्रोलाइटमध्ये अँटी-ओव्हरचार्ज अॅडिटीव्ह जोडा, जसे की रेडॉक्स जोडी;
4) व्होल्टेज-संवेदनशील झिल्लीच्या वापरासह, जेव्हा बॅटरी जास्त चार्ज केली जाते, तेव्हा पडदा प्रतिरोध लक्षणीयरीत्या कमी होतो, जो शंट म्हणून कार्य करतो;
5) ओएसडी आणि सीआयडी डिझाईन्स स्क्वेअर अॅल्युमिनियम शेल बॅटरीमध्ये वापरल्या जातात, जे सध्या सामान्य अँटी-ओव्हरचार्ज डिझाइन आहेत.पाउच बॅटरी समान डिझाइन प्राप्त करू शकत नाही.
संदर्भ
ऊर्जा साठवण साहित्य 10 (2018) 246–267
यावेळी, लिथियम कोबाल्ट ऑक्साईड बॅटरी ओव्हरचार्ज झाल्यावर व्होल्टेज आणि तापमान बदलांचा परिचय करून देऊ.खालील चित्र लिथियम कोबाल्ट ऑक्साईड बॅटरीचे ओव्हरचार्ज व्होल्टेज आणि तापमान वक्र आहे आणि क्षैतिज अक्ष हे विसर्जन प्रमाण आहे.नकारात्मक इलेक्ट्रोड ग्रेफाइट आहे आणि इलेक्ट्रोलाइट सॉल्व्हेंट EC/DMC आहे.बॅटरीची क्षमता 1.5Ah आहे.चार्जिंग करंट 1.5A आहे आणि तापमान हे बॅटरीचे अंतर्गत तापमान आहे.
झोन I
1. बॅटरी व्होल्टेज हळूहळू वाढते.लिथियम कोबाल्ट ऑक्साईडचे सकारात्मक इलेक्ट्रोड 60% पेक्षा जास्त काढून टाकते आणि धातूचे लिथियम नकारात्मक इलेक्ट्रोडच्या बाजूने अवक्षेपित होते.
2. बॅटरी फुगलेली आहे, जे सकारात्मक बाजूने इलेक्ट्रोलाइटच्या उच्च-दाब ऑक्सिडेशनमुळे असू शकते.
3. किंचित वाढीसह तापमान मुळात स्थिर आहे.
झोन II
1. तापमान हळूहळू वाढू लागते.
2. 80~95% च्या श्रेणीमध्ये, सकारात्मक इलेक्ट्रोडचा प्रतिबाधा वाढतो, आणि बॅटरीचा अंतर्गत प्रतिकार वाढतो, परंतु तो 95% कमी होतो.
3. बॅटरी व्होल्टेज 5V पेक्षा जास्त आहे आणि कमाल पोहोचते.
झोन III
1. सुमारे 95% वर, बॅटरीचे तापमान वेगाने वाढू लागते.
2. सुमारे 95% पासून, 100% पर्यंत, बॅटरी व्होल्टेज किंचित कमी होते.
3. जेव्हा बॅटरीचे अंतर्गत तापमान 100°C पर्यंत पोहोचते, तेव्हा बॅटरीचे व्होल्टेज झपाट्याने कमी होते, जे तापमानात वाढ झाल्यामुळे बॅटरीच्या अंतर्गत प्रतिकारशक्ती कमी झाल्यामुळे होऊ शकते.
झोन IV
1. जेव्हा बॅटरीचे अंतर्गत तापमान 135°C पेक्षा जास्त असते, तेव्हा PE विभाजक वितळण्यास सुरवात होते, बॅटरीचा अंतर्गत प्रतिकार झपाट्याने वाढतो, व्होल्टेज वरच्या मर्यादेपर्यंत पोहोचतो (~12V), आणि वर्तमान कमी होते. मूल्य.
2. 10-12V दरम्यान, बॅटरी व्होल्टेज अस्थिर आहे आणि वर्तमान चढ-उतार होते.
3. बॅटरीचे अंतर्गत तापमान वेगाने वाढते आणि बॅटरी फुटण्यापूर्वी तापमान 190-220°C पर्यंत वाढते.
4. बॅटरी तुटलेली आहे.
टर्नरी बॅटरीचे ओव्हरचार्जिंग लिथियम कोबाल्ट ऑक्साईड बॅटरीसारखेच असते.बाजारात चौकोनी अॅल्युमिनियम शेल असलेल्या टर्नरी बॅटरीज ओव्हरचार्ज करताना, झोन III मध्ये प्रवेश करताना OSD किंवा CID सक्रिय केले जातील आणि बॅटरीचे जास्त चार्जिंग होण्यापासून संरक्षण करण्यासाठी विद्युत प्रवाह कापला जाईल.
संदर्भ
जर्नल ऑफ द इलेक्ट्रोकेमिकल सोसायटी, 148 (8) A838-A844 (2001)
पोस्ट वेळ: डिसेंबर-०७-२०२२