Các biện pháp bảo vệ pin Lithium Ion

Sau khi pin lithium được sạc quá mức đến điện áp cao hơn 4,2V, các tác dụng phụ sẽ bắt đầu xảy ra. Điện áp quá tải càng cao thì rủi ro càng cao. Khi điện áp của tế bào pin lithium cao hơn 4,2V, ít hơn một nửa số nguyên tử lithium vẫn còn trong vật liệu làm catốt. Lúc này, ô lưu trữ thường bị sập dẫn đến dung lượng pin bị sụt giảm vĩnh viễn. Nếu tiếp tục sạc, vì ngăn chứa của điện cực âm đã được lấp đầy bởi các nguyên tử lithium, kim loại lithium tiếp theo sẽ tích tụ trên bề mặt của vật liệu làm điện cực âm. Các nguyên tử liti này sẽ phát triển các tinh thể đuôi gai từ bề mặt âm sang hướng của các ion liti. Các tinh thể kim loại liti này sẽ đi qua giấy màng ngăn và làm ngắn mạch các điện cực âm và dương. Đôi khi, pin sẽ phát nổ trước khi xảy ra hiện tượng đoản mạch. Điều này là do trong quá trình sạc quá mức, chất điện phân và các vật liệu khác sẽ bị nứt để tạo ra khí, làm cho vỏ pin hoặc van áp suất phồng lên và nổ tung, cho phép oxy đi vào và phản ứng với các nguyên tử lithium tích tụ trên bề mặt âm, sau đó phát nổ. Do đó, khi sạc pin lithium, phải đặt giới hạn điện áp trên để tính đến tuổi thọ, dung lượng và độ an toàn của pin. Giới hạn trên tối ưu của điện áp sạc là 4,2V. Cũng nên có một giới hạn điện áp thấp hơn khi pin lithium được phóng điện. Khi điện áp của tế bào thấp hơn 2,4V, một số vật liệu sẽ bắt đầu bị hỏng. Vì pin sẽ tự phóng điện nên càng xả lâu thì điện áp càng giảm. Vì vậy, tốt nhất là không nên dừng ở 2.4V trong quá trình phóng điện. Trong khoảng thời gian từ 3. 0 V đến 2,4V, năng lượng do pin lithium giải phóng chỉ chiếm khoảng 3 phần trăm dung lượng pin. Do đó, 3. 0 V là điện áp cắt phóng điện lý tưởng.

Trong quá trình sạc và xả, ngoài giới hạn điện áp, giới hạn dòng điện cũng là cần thiết. Khi dòng điện quá lớn, các ion liti không có thời gian đi vào ô lưu trữ và sẽ tụ lại trên bề mặt vật liệu. Sau khi các ion liti này thu nhận các điện tử, các nguyên tử liti sẽ kết tinh trên bề mặt vật liệu, điều này cũng giống như hiện tượng phóng điện quá mức, điều này sẽ gây ra nguy hiểm. Nếu hộp đựng pin bị vỡ, nó sẽ phát nổ.

Do đó, việc bảo vệ pin lithium-ion ít nhất phải bao gồm ba mục: giới hạn trên của điện áp sạc, giới hạn dưới của điện áp phóng điện và giới hạn trên của dòng điện. Nói chung, trong bộ pin lithium, ngoại trừ ô pin lithium, sẽ có một tấm bảo vệ, chủ yếu cung cấp ba lớp bảo vệ này. Tuy nhiên, ba bảo vệ này của tấm bảo vệ rõ ràng là không đủ. Các vụ nổ pin Lithium vẫn thường xuyên xảy ra trên khắp thế giới. Để đảm bảo an toàn cho hệ thống ắc quy, phải phân tích kỹ hơn nguyên nhân gây nổ ắc quy.