ലിഥിയം ബാറ്ററി ഓവർചാർജ് മെക്കാനിസവും ആന്റി-ഓവർചാർജ് നടപടികളും (1)

നിലവിലെ ലിഥിയം ബാറ്ററി സുരക്ഷാ പരിശോധനയിലെ ഏറ്റവും ബുദ്ധിമുട്ടേറിയ ഇനങ്ങളിൽ ഒന്നാണ് ഓവർ ചാർജ്ജിംഗ്, അതിനാൽ ഓവർ ചാർജ്ജിംഗ് മെക്കാനിസവും ഓവർ ചാർജ്ജിംഗ് തടയുന്നതിനുള്ള നിലവിലെ നടപടികളും മനസ്സിലാക്കേണ്ടത് ആവശ്യമാണ്.

NCM+LMO/Gr സിസ്റ്റം ബാറ്ററി അമിതമായി ചാർജ് ചെയ്യുമ്പോൾ അതിന്റെ വോൾട്ടേജും താപനില കർവുകളും ആണ് ചിത്രം 1.വോൾട്ടേജ് പരമാവധി 5.4V ൽ എത്തുന്നു, തുടർന്ന് വോൾട്ടേജ് കുറയുന്നു, ഒടുവിൽ തെർമൽ റൺവേയ്ക്ക് കാരണമാകുന്നു.ടെർനറി ബാറ്ററിയുടെ ഓവർചാർജിന്റെ വോൾട്ടേജും താപനില വളവുകളും അതിന് വളരെ സമാനമാണ്.

ലിഥിയം ബാറ്ററി അമിതമായി ചാർജ് ചെയ്യുമ്പോൾ അത് ചൂടും വാതകവും ഉണ്ടാക്കും.താപത്തിൽ ഓമിക് താപവും പാർശ്വപ്രതികരണങ്ങളാൽ സൃഷ്ടിക്കപ്പെടുന്ന താപവും ഉൾപ്പെടുന്നു, അവയിൽ ഓമിക് താപമാണ് പ്രധാനം.അമിതമായി ചാർജുചെയ്യുന്നത് മൂലമുണ്ടാകുന്ന ബാറ്ററിയുടെ പാർശ്വഫലങ്ങൾ നെഗറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡിലേക്ക് അധിക ലിഥിയം ചേർക്കുന്നു, കൂടാതെ നെഗറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡിന്റെ ഉപരിതലത്തിൽ ലിഥിയം ഡെൻഡ്രൈറ്റുകൾ വളരും (N/P അനുപാതം ലിഥിയം ഡെൻഡ്രൈറ്റ് വളർച്ചയുടെ പ്രാരംഭ SOC-യെ ബാധിക്കും).രണ്ടാമത്തേത്, പോസിറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡിൽ നിന്ന് അധിക ലിഥിയം വേർതിരിച്ചെടുക്കുന്നു, ഇത് പോസിറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡിന്റെ ഘടന തകരുകയും ചൂട് പുറത്തുവിടുകയും ഓക്സിജൻ പുറത്തുവിടുകയും ചെയ്യുന്നു.ഓക്സിജൻ ഇലക്ട്രോലൈറ്റിന്റെ വിഘടനം ത്വരിതപ്പെടുത്തും, ബാറ്ററിയുടെ ആന്തരിക മർദ്ദം വർദ്ധിക്കുന്നത് തുടരും, ഒരു നിശ്ചിത നിലയ്ക്ക് ശേഷം സുരക്ഷാ വാൽവ് തുറക്കും.വായുവുമായി സജീവമായ പദാർത്ഥത്തിന്റെ സമ്പർക്കം കൂടുതൽ ചൂട് ഉണ്ടാക്കുന്നു.

ഇലക്ട്രോലൈറ്റിന്റെ അളവ് കുറയ്ക്കുന്നത് അമിതമായി ചാർജുചെയ്യുമ്പോൾ താപവും വാതക ഉൽപാദനവും ഗണ്യമായി കുറയ്ക്കുമെന്ന് പഠനങ്ങൾ തെളിയിച്ചിട്ടുണ്ട്.കൂടാതെ, ബാറ്ററിക്ക് സ്പ്ലിന്റ് ഇല്ലാതിരിക്കുകയോ അമിതമായി ചാർജുചെയ്യുമ്പോൾ സുരക്ഷാ വാൽവ് സാധാരണയായി തുറക്കാതിരിക്കുകയോ ചെയ്യുമ്പോൾ ബാറ്ററി പൊട്ടിത്തെറിക്കാൻ സാധ്യതയുണ്ട്.

നേരിയ തോതിൽ ചാർജിംഗ് തെർമൽ റൺവേക്ക് കാരണമാകില്ല, പക്ഷേ ശേഷി കുറയുന്നതിന് കാരണമാകും.പോസിറ്റീവ് ഇലക്‌ട്രോഡായി NCM/LMO ഹൈബ്രിഡ് മെറ്റീരിയലുള്ള ബാറ്ററി അമിതമായി ചാർജ് ചെയ്യപ്പെടുമ്പോൾ, SOC 120%-ൽ താഴെയാകുമ്പോൾ പ്രകടമായ കപ്പാസിറ്റി ശോഷണം ഉണ്ടാകില്ലെന്നും, SOC 130%-ൽ കൂടുതലാകുമ്പോൾ ശേഷി ഗണ്യമായി നശിക്കുന്നതായും പഠനം കണ്ടെത്തി.

നിലവിൽ, അമിത ചാർജിംഗ് പ്രശ്നം പരിഹരിക്കാൻ ഏകദേശം നിരവധി മാർഗങ്ങളുണ്ട്:

1) സംരക്ഷണ വോൾട്ടേജ് BMS-ൽ സജ്ജീകരിച്ചിരിക്കുന്നു, സാധാരണയായി സംരക്ഷണ വോൾട്ടേജ് അമിത ചാർജ്ജിംഗ് സമയത്ത് പീക്ക് വോൾട്ടേജിനേക്കാൾ കുറവാണ്;

2) മെറ്റീരിയൽ പരിഷ്ക്കരണത്തിലൂടെ ബാറ്ററിയുടെ ഓവർചാർജ് പ്രതിരോധം മെച്ചപ്പെടുത്തുക (മെറ്റീരിയൽ കോട്ടിംഗ് പോലുള്ളവ);

3) ഇലക്ട്രോലൈറ്റിലേക്ക് റെഡോക്സ് ജോഡികൾ പോലെയുള്ള ആന്റി-ഓവർചാർജ് അഡിറ്റീവുകൾ ചേർക്കുക;

4) വോൾട്ടേജ് സെൻസിറ്റീവ് മെംബ്രൺ ഉപയോഗിച്ച്, ബാറ്ററി അമിതമായി ചാർജ് ചെയ്യുമ്പോൾ, മെംബ്രൺ പ്രതിരോധം ഗണ്യമായി കുറയുന്നു, ഇത് ഒരു ഷണ്ടായി പ്രവർത്തിക്കുന്നു;

5) ചതുരാകൃതിയിലുള്ള അലുമിനിയം ഷെൽ ബാറ്ററികളിൽ OSD, CID ഡിസൈനുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു, അവ നിലവിൽ സാധാരണ ആന്റി-ഓവർചാർജ് ഡിസൈനുകളാണ്.പൗച്ച് ബാറ്ററിക്ക് സമാനമായ ഡിസൈൻ നേടാൻ കഴിയില്ല.

റഫറൻസുകൾ

എനർജി സ്റ്റോറേജ് മെറ്റീരിയലുകൾ 10 (2018) 246–267

ഈ സമയം, ലിഥിയം കോബാൾട്ട് ഓക്സൈഡ് ബാറ്ററി അമിതമായി ചാർജ് ചെയ്യുമ്പോൾ അതിന്റെ വോൾട്ടേജും താപനില മാറ്റങ്ങളും ഞങ്ങൾ അവതരിപ്പിക്കും.താഴെയുള്ള ചിത്രം ലിഥിയം കോബാൾട്ട് ഓക്സൈഡ് ബാറ്ററിയുടെ ഓവർചാർജ് വോൾട്ടേജും താപനില വക്രവുമാണ്, കൂടാതെ തിരശ്ചീന അക്ഷം ഡിലിത്തിയേഷൻ തുകയാണ്.നെഗറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡ് ഗ്രാഫൈറ്റ് ആണ്, ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് ലായകമാണ് EC/DMC.ബാറ്ററി ശേഷി 1.5Ah ആണ്.ചാർജിംഗ് കറന്റ് 1.5A ആണ്, താപനില ബാറ്ററിയുടെ ആന്തരിക താപനിലയാണ്.

സോൺ I

1. ബാറ്ററി വോൾട്ടേജ് പതുക്കെ ഉയരുന്നു.ലിഥിയം കോബാൾട്ട് ഓക്‌സൈഡിന്റെ പോസിറ്റീവ് ഇലക്‌ട്രോഡ് 60%-ലധികം ഡിലിത്തിയേറ്റ് ചെയ്യുന്നു, കൂടാതെ ലോഹ ലിഥിയം നെഗറ്റീവ് ഇലക്‌ട്രോഡ് വശത്ത് അടിഞ്ഞുകൂടുന്നു.

2. ബാറ്ററി ബൾഗിംഗ് ആണ്, ഇത് പോസിറ്റീവ് വശത്തുള്ള ഇലക്ട്രോലൈറ്റിന്റെ ഉയർന്ന മർദ്ദം ഓക്സിഡേഷൻ മൂലമാകാം.

3. താപനില ചെറിയ വർദ്ധനവോടെ അടിസ്ഥാനപരമായി സ്ഥിരതയുള്ളതാണ്.

സോൺ II

1. താപനില പതുക്കെ ഉയരാൻ തുടങ്ങുന്നു.

2. 80 ~ 95% പരിധിയിൽ, പോസിറ്റീവ് ഇലക്ട്രോഡിന്റെ പ്രതിരോധം വർദ്ധിക്കുന്നു, ബാറ്ററിയുടെ ആന്തരിക പ്രതിരോധം വർദ്ധിക്കുന്നു, പക്ഷേ അത് 95% ൽ കുറയുന്നു.

3. ബാറ്ററി വോൾട്ടേജ് 5V കവിയുകയും പരമാവധി എത്തുകയും ചെയ്യുന്നു.

സോൺ III

1. ഏകദേശം 95%, ബാറ്ററി താപനില അതിവേഗം ഉയരാൻ തുടങ്ങുന്നു.

2. ഏകദേശം 95% മുതൽ, 100% വരെ, ബാറ്ററി വോൾട്ടേജ് ചെറുതായി കുറയുന്നു.

3. ബാറ്ററിയുടെ ആന്തരിക ഊഷ്മാവ് ഏകദേശം 100 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിൽ എത്തുമ്പോൾ, ബാറ്ററി വോൾട്ടേജ് കുത്തനെ കുറയുന്നു, ഇത് താപനിലയിലെ വർദ്ധനവ് മൂലം ബാറ്ററിയുടെ ആന്തരിക പ്രതിരോധം കുറയുന്നത് മൂലമാകാം.

സോൺ IV

1. ബാറ്ററിയുടെ ആന്തരിക ഊഷ്മാവ് 135 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസിനു മുകളിലായിരിക്കുമ്പോൾ, PE സെപ്പറേറ്റർ ഉരുകാൻ തുടങ്ങുന്നു, ബാറ്ററിയുടെ ആന്തരിക പ്രതിരോധം അതിവേഗം ഉയരുന്നു, വോൾട്ടേജ് ഉയർന്ന പരിധിയിൽ (~12V) എത്തുന്നു, കറന്റ് താഴ്ന്ന നിലയിലേക്ക് താഴുന്നു. മൂല്യം.

2. 10-12V ന് ഇടയിൽ, ബാറ്ററി വോൾട്ടേജ് അസ്ഥിരമാണ്, നിലവിലെ ചാഞ്ചാട്ടം.

3. ബാറ്ററിയുടെ ആന്തരിക ഊഷ്മാവ് അതിവേഗം ഉയരുന്നു, ബാറ്ററി പൊട്ടിപ്പോകുന്നതിന് മുമ്പ് താപനില 190-220 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസായി ഉയരുന്നു.

4. ബാറ്ററി തകർന്നു.

ലിഥിയം കോബാൾട്ട് ഓക്സൈഡ് ബാറ്ററികളുടേതിന് സമാനമാണ് ടെർനറി ബാറ്ററികളുടെ അമിത ചാർജ്ജിംഗ്.വിപണിയിൽ ചതുരാകൃതിയിലുള്ള അലുമിനിയം ഷെല്ലുകളുള്ള ടെർനറി ബാറ്ററികൾ ഓവർ ചാർജ് ചെയ്യുമ്പോൾ, സോൺ III-ൽ പ്രവേശിക്കുമ്പോൾ OSD അല്ലെങ്കിൽ CID സജീവമാകും, കൂടാതെ ബാറ്ററി ഓവർചാർജ് ചെയ്യുന്നതിൽ നിന്ന് സംരക്ഷിക്കാൻ കറന്റ് വിച്ഛേദിക്കപ്പെടും.

റഫറൻസുകൾ

ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ സൊസൈറ്റിയുടെ ജേണൽ, 148 (8) A838-A844 (2001)