Danos por expansão da bateria de lítio

Características da casca
O lítio, com número atômico 3 e peso atômico de 6,941, é o elemento de metal alcalino mais leve. Para melhorar a segurança e a tensão, os cientistas inventaram materiais como grafite e óxido de lítio-cobalto para armazenar átomos de lítio. A estrutura molecular desses materiais forma pequenas redes de armazenamento em escala nanométrica que podem ser usadas para armazenar átomos de lítio. Dessa forma, mesmo que o invólucro da bateria seja quebrado e o oxigênio entre, as moléculas de oxigênio são grandes demais para entrar nessas pequenas grades de armazenamento, de modo que os átomos de lítio não entrem em contato com o oxigênio e evitem a explosão.
Medidas de proteção
Quando a célula da bateria de lítio é sobrecarregada a uma tensão superior a 4,2 V, os efeitos colaterais começarão a ocorrer. Quanto maior a tensão de sobrecarga, maior o perigo. Quando a tensão da célula da bateria de lítio é superior a 4,2 V, o número de átomos de lítio restantes no material do eletrodo positivo é inferior à metade, e a grade de armazenamento freqüentemente entra em colapso neste momento, fazendo com que a bateria tenha perda permanente de capacidade. Se o carregamento continuar, uma vez que a grade de armazenamento do eletrodo negativo já está cheia de átomos de lítio, o metal de lítio subsequente se acumulará na superfície do material do eletrodo negativo. Esses átomos de lítio farão crescer dendritos da superfície negativa do eletrodo na direção dos íons de lítio. Esses cristais de metal de lítio passarão pelo diafragma e causarão curto-circuito nos eletrodos positivo e negativo. Às vezes, a bateria explode antes que ocorra o curto-circuito. Isso ocorre porque durante o processo de sobrecarga, o eletrólito e outros materiais se decomporão e produzirão gás, fazendo com que o invólucro da bateria ou a válvula de pressão inche e se rompa, permitindo que o oxigênio entre e reaja com os átomos de lítio acumulados na superfície do eletrodo negativo, e então explodir.
Portanto, ao carregar baterias de lítio, é necessário definir um limite superior de tensão para levar em consideração a vida útil, a capacidade e a segurança da bateria ao mesmo tempo. O limite superior ideal de tensão de carga é 4,2V. Há também um limite de tensão mais baixo ao descarregar baterias de lítio. Quando a tensão da bateria for inferior a 2,4 V, alguns materiais começarão a ser danificados. Como a bateria se descarrega automaticamente, quanto mais tempo ela ficar descarregada, menor será a tensão. Portanto, é melhor não parar de descarregar em 2,4V. Durante o período em que a bateria de lítio é descarregada de 3,0V para 2,4V, a energia liberada representa apenas cerca de 3% da capacidade da bateria. Portanto, 3.0V é uma tensão de corte de descarga ideal. Ao carregar e descarregar, além das restrições de tensão, também são necessárias restrições de corrente. Quando a corrente é muito grande, os íons de lítio não terão tempo de entrar na célula de armazenamento e se acumularão na superfície do material.
Depois que esses íons de lítio obtiverem elétrons, os átomos de lítio serão cristalizados na superfície do material, o que é perigoso, assim como a sobrecarga. Se a carcaça da bateria estiver quebrada, ela explodirá. Portanto, a proteção das baterias de íon-lítio deve incluir pelo menos: limite superior da tensão de carga, limite inferior da tensão de descarga e limite superior da corrente. Em geral, além da célula da bateria de lítio, haverá uma placa de proteção na bateria de lítio, que fornece principalmente essas três proteções. No entanto, essas três proteções da placa de proteção obviamente não são suficientes, e as explosões de baterias de lítio ainda são frequentes em todo o mundo. Para garantir a segurança do sistema de baterias, é necessário realizar uma análise mais cuidadosa das causas das explosões das baterias.