Oorlaai is een van die moeilikste items in die huidige litiumbatteryveiligheidstoets, daarom is dit nodig om die meganisme van oorlaai en die huidige maatreëls om oorlaai te voorkom, te verstaan.
Prent 1 is die spanning- en temperatuurkurwes van die NCM+LMO/Gr-stelselbattery wanneer dit oorlaai is.Die spanning bereik 'n maksimum by 5.4V, en dan daal die spanning, wat uiteindelik termiese weghol veroorsaak.Die spanning- en temperatuurkrommes van die oorlading van die ternêre battery is baie soortgelyk daaraan.
Wanneer die litiumbattery oorlaai is, sal dit hitte en gas opwek.Die hitte sluit ohmiese hitte en hitte gegenereer deur newe-reaksies in, waarvan ohmiese hitte die hoof een is.Die newe-reaksie van die battery wat deur oorlading veroorsaak word, is eerstens dat oortollige litium in die negatiewe elektrode geplaas word, en litiumdendriete sal op die oppervlak van die negatiewe elektrode groei (N/P-verhouding sal die aanvanklike SOC van litiumdendrietgroei beïnvloed).Die tweede is dat oortollige litium uit die positiewe elektrode onttrek word, wat veroorsaak dat die struktuur van die positiewe elektrode ineenstort, hitte vrystel en suurstof vrystel.Suurstof sal die ontbinding van die elektroliet versnel, die interne druk van die battery sal aanhou styg, en die veiligheidsklep sal na 'n sekere vlak oopmaak.Die kontak van die aktiewe materiaal met die lug genereer verder meer hitte.
Studies het getoon dat die vermindering van die hoeveelheid elektroliet hitte en gasproduksie tydens oorlaai aansienlik sal verminder.Daarbenewens is bestudeer dat wanneer die battery nie 'n spalk het nie of die veiligheidsklep nie normaalweg tydens oorlaai oopgemaak kan word nie, die battery geneig is tot ontploffing.
Effense oorlading sal nie termiese weghol veroorsaak nie, maar sal kapasiteit vervaag.Die studie het bevind dat wanneer die battery met NCM/LMO hibriede materiaal as die positiewe elektrode oorgelaai is, daar geen duidelike kapasiteitsverval is wanneer die SOC laer as 120% is nie, en die kapasiteit verval aansienlik wanneer die SOC hoër as 130% is.
Tans is daar rofweg verskeie maniere om die oorlaaiprobleem op te los:
1) Die beskermingsspanning word in die BMS gestel, gewoonlik is die beskermingsspanning laer as die piekspanning tydens oorlaai;
2) Verbeter die oorlaaiweerstand van die battery deur materiaalverandering (soos materiaalbedekking);
3) Voeg anti-oorlading bymiddels, soos redokspare, by die elektroliet;
4) Met die gebruik van spanningsensitiewe membraan, wanneer die battery oorlaai word, word die membraanweerstand aansienlik verminder, wat as 'n shunt dien;
5) OSD- en CID-ontwerpe word gebruik in vierkantige aluminiumdopbatterye, wat tans algemene ontwerpe teen-oorlaai is.Die sakkiebattery kan nie 'n soortgelyke ontwerp bereik nie.
Verwysings
Energiebergingsmateriaal 10 (2018) 246–267
Hierdie keer sal ons die spanning- en temperatuurveranderinge van die litiumkobaltoksiedbattery bekendstel wanneer dit oorlaai is.Die prentjie hieronder is die oorlaaispanning en temperatuurkromme van die litiumkobaltoksiedbattery, en die horisontale as is die delelithiasiehoeveelheid.Die negatiewe elektrode is grafiet, en die elektroliet oplosmiddel is EC/DMC.Die batterykapasiteit is 1,5Ah.Die laaistroom is 1,5A, en die temperatuur is die interne temperatuur van die battery.
Sone I
1. Die batteryspanning styg stadig.Die positiewe elektrode van litiumkobaltoksied delithier meer as 60%, en metaallitium word op die negatiewe elektrodekant neergeslaan.
2. Die battery bult, wat kan wees as gevolg van hoë-druk oksidasie van die elektroliet aan die positiewe kant.
3. Die temperatuur is basies stabiel met 'n effense styging.
Sone II
1. Die temperatuur begin stadig styg.
2. In die reeks van 80~95% neem die impedansie van die positiewe elektrode toe, en die interne weerstand van die battery neem toe, maar dit neem af teen 95%.
3. Die batteryspanning oorskry 5V en bereik die maksimum.
Sone III
1. By ongeveer 95% begin die batterytemperatuur vinnig styg.
2. Vanaf ongeveer 95%, tot byna 100%, daal die batteryspanning effens.
3. Wanneer die interne temperatuur van die battery ongeveer 100°C bereik, daal die batteryspanning skerp, wat veroorsaak kan word deur die afname van die interne weerstand van die battery as gevolg van die toename in temperatuur.
Sone IV
1. Wanneer die interne temperatuur van die battery hoër as 135°C is, begin die PE skeier smelt, die interne weerstand van die battery styg vinnig, die spanning bereik die boonste limiet (~12V), en die stroom daal tot 'n laer waarde.
2. Tussen 10-12V is die batteryspanning onstabiel en die stroom fluktueer.
3. Die interne temperatuur van die battery styg vinnig, en die temperatuur styg tot 190-220°C voor die battery bars.
4. Die battery is stukkend.
Die oorlaai van ternêre batterye is soortgelyk aan dié van litiumkobaltoksiedbatterye.Wanneer ternêre batterye met vierkantige aluminiumdoppe op die mark oorlaai word, sal die OSD of CID geaktiveer word wanneer Sone III binnegaan, en die stroom sal afgesny word om die battery teen oorlaai te beskerm.
Verwysings
Journal of The Electrochemical Society, 148 (8) A838-A844 (2001)
Postyd: Des-07-2022