Перезарядка є одним із найскладніших пунктів поточного тесту на безпеку літієвої батареї, тому необхідно розуміти механізм перезарядки та поточні заходи для запобігання перезарядженню.
На малюнку 1 представлені криві напруги та температури батареї системи NCM+LMO/Gr, коли вона перезаряджена.Напруга досягає максимуму при 5,4 В, а потім напруга падає, врешті-решт викликаючи перегріву.Дуже схожі на нього криві напруги і температури перезаряду потрійної батареї.
Коли літієва батарея перезаряджається, вона виділяє тепло та газ.Теплота включає омічну теплоту і теплоту, що виділяється в результаті побічних реакцій, з яких омічна теплота є основною.Побічна реакція батареї, викликана перезарядженням, полягає, по-перше, в тому, що надлишок літію вставляється в негативний електрод, і літієві дендрити виростуть на поверхні негативного електрода (співвідношення N/P вплине на початковий SOC росту літієвих дендритів).Другий полягає в тому, що надлишок літію витягується з позитивного електрода, в результаті чого структура позитивного електрода руйнується, виділяючи тепло і вивільняючи кисень.Кисень прискорить розкладання електроліту, внутрішній тиск батареї буде продовжувати зростати, а запобіжний клапан відкриється після певного рівня.Контакт активного матеріалу з повітрям додатково генерує більше тепла.
Дослідження показали, що зменшення кількості електроліту значно зменшить виділення тепла та газу під час перезарядки.Крім того, було вивчено, що коли батарея не має шпильки або запобіжний клапан не може нормально відкритися під час перезарядки, батарея схильна до вибуху.
Невелике перезарядження не призведе до перегріву, але призведе до зменшення ємності.Дослідження показало, що коли батарея з гібридним матеріалом NCM/LMO як позитивний електрод перезаряджається, немає очевидного зниження ємності, коли SOC нижче 120%, і ємність значно зменшується, коли SOC перевищує 130%.
На даний момент існує приблизно кілька способів вирішення проблеми перезарядки:
1) Напруга захисту встановлюється в BMS, зазвичай напруга захисту нижча за пікову напругу під час перезаряду;
2) покращити стійкість батареї до перезаряду за допомогою модифікації матеріалу (наприклад, покриття матеріалу);
3) Додайте до електроліту добавки проти перезаряду, такі як окисно-відновні пари;
4) З використанням чутливої до напруги мембрани, коли батарея перезаряджається, опір мембрани значно знижується, що діє як шунт;
5) Конструкції OSD і CID використовуються в квадратних алюмінієвих батареях, які наразі є поширеними конструкціями проти перезаряду.Пакетний акумулятор не може досягти подібної конструкції.
Список літератури
Матеріали для зберігання енергії 10 (2018) 246–267
Цього разу ми представимо зміни напруги та температури літій-кобальт-оксидної батареї, коли вона перезаряджена.На зображенні нижче наведено криву напруги перезаряду та температуру літій-кобальт-оксидної батареї, а по горизонтальній осі – величину делітації.Негативним електродом є графіт, а розчинником електроліту є EC/DMC.Ємність акумулятора 1,5 Ач.Струм зарядки становить 1,5 А, а температура - внутрішня температура акумулятора.
І зона
1. Напруга акумулятора зростає повільно.Позитивний електрод літію з оксиду кобальту делітіює більш ніж на 60%, а металевий літій осідає на стороні негативного електрода.
2. Акумулятор здувся, що може бути пов'язано з окисленням електроліту під високим тиском з плюсової сторони.
3. Температура в основному стабільна з невеликим підвищенням.
II зона
1. Температура починає повільно підвищуватися.
2. У діапазоні 80~95% імпеданс позитивного електрода збільшується, а внутрішній опір батареї збільшується, але зменшується на 95%.
3. Напруга акумулятора перевищує 5 В і досягає максимуму.
III зона
1. Приблизно на 95% температура батареї починає швидко зростати.
2. Приблизно від 95% до 100% напруга акумулятора трохи падає.
3. Коли внутрішня температура батареї досягає приблизно 100°C, напруга батареї різко падає, що може бути спричинено зменшенням внутрішнього опору батареї через підвищення температури.
IV зона
1. Коли внутрішня температура батареї перевищує 135°C, PE сепаратор починає плавитися, внутрішній опір батареї швидко зростає, напруга досягає верхньої межі (~12 В), а струм падає до нижчого. значення.
2. Між 10-12 В напруга акумулятора нестабільна, а струм коливається.
3. Внутрішня температура батареї швидко зростає, і температура піднімається до 190-220°C, перш ніж батарея розірветься.
4. Акумулятор зламався.
Перезаряд потрійних акумуляторів подібний до літій-кобальт-оксидних акумуляторів.Під час перезарядки трикомпонентних акумуляторів із квадратними алюмінієвими корпусами на ринку, OSD або CID буде активовано при вході в зону III, а струм буде відключено, щоб захистити акумулятор від перезаряду.
Список літератури
Journal of The Electrochemical Society, 148 (8) A838-A844 (2001)
Час публікації: 07 грудня 2022 р