ओवरचार्जिंग वर्तमान लिथियम बैटरी सुरक्षा परीक्षण में सबसे कठिन वस्तुओं में से एक है, इसलिए ओवरचार्जिंग के तंत्र और ओवरचार्जिंग को रोकने के लिए मौजूदा उपायों को समझना आवश्यक है।
चित्र 1 ओवरचार्ज होने पर NCM+LMO/Gr सिस्टम बैटरी का वोल्टेज और तापमान घटता है।वोल्टेज 5.4V पर अधिकतम तक पहुंचता है, और फिर वोल्टेज गिरता है, अंततः थर्मल रनवे का कारण बनता है।टर्नरी बैटरी के ओवरचार्ज का वोल्टेज और तापमान घटता इसके समान है।
जब लिथियम बैटरी अत्यधिक चार्ज हो जाती है, तो यह गर्मी और गैस उत्पन्न करेगी।उष्मा में ओमिक उष्मा और पार्श्व अभिक्रियाओं द्वारा उत्पन्न उष्मा शामिल है, जिनमें ओमिक उष्मा प्रमुख है।ओवरचार्जिंग के कारण होने वाली बैटरी की साइड रिएक्शन सबसे पहले है कि अतिरिक्त लिथियम को नकारात्मक इलेक्ट्रोड में डाला जाता है, और नकारात्मक इलेक्ट्रोड की सतह पर लिथियम डेंड्राइट बढ़ेंगे (एन / पी अनुपात लिथियम डेंड्राइट विकास के प्रारंभिक एसओसी को प्रभावित करेगा)।दूसरा यह है कि सकारात्मक इलेक्ट्रोड से अतिरिक्त लिथियम निकाला जाता है, जिससे सकारात्मक इलेक्ट्रोड की संरचना ढह जाती है, जिससे गर्मी निकलती है और ऑक्सीजन निकलती है।ऑक्सीजन इलेक्ट्रोलाइट के अपघटन में तेजी लाएगा, बैटरी का आंतरिक दबाव बढ़ता रहेगा, और सुरक्षा वाल्व एक निश्चित स्तर के बाद खुल जाएगा।हवा के साथ सक्रिय सामग्री का संपर्क आगे और अधिक गर्मी उत्पन्न करता है।
अध्ययनों से पता चला है कि इलेक्ट्रोलाइट की मात्रा कम करने से ओवरचार्जिंग के दौरान गर्मी और गैस उत्पादन में काफी कमी आएगी।इसके अलावा, यह अध्ययन किया गया है कि जब बैटरी में स्प्लिंट नहीं होता है या ओवरचार्जिंग के दौरान सुरक्षा वाल्व सामान्य रूप से नहीं खोला जा सकता है, तो बैटरी में विस्फोट होने का खतरा होता है।
थोड़ा अधिक चार्ज करने से थर्मल भगोड़ा नहीं होगा, लेकिन क्षमता लुप्त हो जाएगी।अध्ययन में पाया गया कि जब सकारात्मक इलेक्ट्रोड के रूप में NCM/LMO हाइब्रिड सामग्री वाली बैटरी को ओवरचार्ज किया जाता है, तो SOC के 120% से कम होने पर कोई स्पष्ट क्षमता क्षय नहीं होती है, और जब SOC 130% से अधिक होती है तो क्षमता में काफी कमी आती है।
वर्तमान में, ओवरचार्जिंग की समस्या को हल करने के मोटे तौर पर कई तरीके हैं:
1) सुरक्षा वोल्टेज बीएमएस में सेट किया गया है, आमतौर पर ओवरचार्जिंग के दौरान सुरक्षा वोल्टेज पीक वोल्टेज से कम होता है;
2) सामग्री संशोधन (जैसे सामग्री कोटिंग) के माध्यम से बैटरी के अधिभार प्रतिरोध में सुधार;
3) इलेक्ट्रोलाइट में एंटी-ओवरचार्ज एडिटिव्स, जैसे रेडॉक्स जोड़े जोड़ें;
4) वोल्टेज-संवेदनशील झिल्ली के उपयोग के साथ, जब बैटरी अधिक चार्ज हो जाती है, झिल्ली प्रतिरोध काफी कम हो जाता है, जो शंट के रूप में कार्य करता है;
5) OSD और CID डिज़ाइन का उपयोग स्क्वायर एल्युमिनियम शेल बैटरी में किया जाता है, जो वर्तमान में आम एंटी-ओवरचार्ज डिज़ाइन हैं।पाउच बैटरी एक समान डिज़ाइन प्राप्त नहीं कर सकती है।
संदर्भ
ऊर्जा भंडारण सामग्री 10 (2018) 246–267
इस बार, हम लिथियम कोबाल्ट ऑक्साइड बैटरी के ओवरचार्ज होने पर वोल्टेज और तापमान में बदलाव पेश करेंगे।नीचे दी गई तस्वीर लिथियम कोबाल्ट ऑक्साइड बैटरी का ओवरचार्ज वोल्टेज और तापमान वक्र है, और क्षैतिज अक्ष परिसीमन राशि है।नकारात्मक इलेक्ट्रोड ग्रेफाइट है, और इलेक्ट्रोलाइट विलायक ईसी/डीएमसी है।बैटरी की क्षमता 1.5Ah है।चार्जिंग करंट 1.5A है, और तापमान बैटरी का आंतरिक तापमान है।
जोन I
1. बैटरी वोल्टेज धीरे-धीरे बढ़ता है।लिथियम कोबाल्ट ऑक्साइड का सकारात्मक इलेक्ट्रोड 60% से अधिक नष्ट हो जाता है, और धातु लिथियम नकारात्मक इलेक्ट्रोड पक्ष पर अवक्षेपित होता है।
2. बैटरी फूली हुई है, जो सकारात्मक पक्ष पर इलेक्ट्रोलाइट के उच्च दबाव ऑक्सीकरण के कारण हो सकती है।
3. तापमान मामूली वृद्धि के साथ मूल रूप से स्थिर है।
जोन द्वितीय
1. तापमान धीरे-धीरे बढ़ने लगता है।
2. 80 ~ 95% की सीमा में, सकारात्मक इलेक्ट्रोड की प्रतिबाधा बढ़ जाती है, और बैटरी का आंतरिक प्रतिरोध बढ़ जाता है, लेकिन यह 95% कम हो जाता है।
3. बैटरी वोल्टेज 5V से अधिक है और अधिकतम तक पहुंचता है।
जोन III
1. लगभग 95% पर, बैटरी का तापमान तेजी से बढ़ना शुरू हो जाता है।
2. लगभग 95% से, लगभग 100% तक, बैटरी वोल्टेज थोड़ा कम हो जाता है।
3. जब बैटरी का आंतरिक तापमान लगभग 100 डिग्री सेल्सियस तक पहुँच जाता है, तो बैटरी वोल्टेज तेजी से गिर जाता है, जो तापमान में वृद्धि के कारण बैटरी के आंतरिक प्रतिरोध में कमी के कारण हो सकता है।
जोन चतुर्थ
1. जब बैटरी का आंतरिक तापमान 135 ° C से अधिक होता है, तो PE विभाजक पिघलना शुरू हो जाता है, बैटरी का आंतरिक प्रतिरोध तेजी से बढ़ता है, वोल्टेज ऊपरी सीमा (~ 12V) तक पहुँच जाता है, और करंट कम हो जाता है कीमत।
2. 10-12V के बीच, बैटरी वोल्टेज अस्थिर होता है और करंट में उतार-चढ़ाव होता है।
3. बैटरी का आंतरिक तापमान तेजी से बढ़ता है, और बैटरी फटने से पहले तापमान 190-220 डिग्री सेल्सियस तक बढ़ जाता है।
4. बैटरी टूट गई है।
टर्नरी बैटरियों की ओवरचार्जिंग लिथियम कोबाल्ट ऑक्साइड बैटरियों के समान होती है।बाजार में वर्ग एल्यूमीनियम के गोले के साथ टर्नरी बैटरी को ओवरचार्ज करते समय, जोन III में प्रवेश करते समय OSD या CID सक्रिय हो जाएगा, और बैटरी को ओवरचार्जिंग से बचाने के लिए करंट काट दिया जाएगा।
संदर्भ
द इलेक्ट्रोकेमिकल सोसाइटी का जर्नल, 148 (8) A838-A844 (2001)
पोस्ट समय: दिसम्बर-07-2022