Kerosakan pengembangan bateri litium

Ciri-ciri cangkang
Litium, dengan nombor atom 3 dan berat atom 6.941, adalah unsur logam alkali yang paling ringan. Untuk meningkatkan keselamatan dan voltan, saintis telah mencipta bahan seperti grafit dan litium kobalt oksida untuk menyimpan atom litium. Struktur molekul bahan-bahan ini membentuk grid simpanan kecil berskala nano yang boleh digunakan untuk menyimpan atom litium. Dengan cara ini, walaupun selongsong bateri pecah dan oksigen masuk, disebabkan saiz molekul oksigen yang besar, ia tidak boleh memasuki petak storan kecil ini, menghalang atom litium daripada bersentuhan dengan oksigen dan mengelakkan letupan.
Langkah-langkah perlindungan
Selepas mengecas sel bateri litium secara berlebihan kepada voltan lebih tinggi daripada 4.2V, kesan sampingan akan mula berlaku. Semakin tinggi voltan cas berlebihan, semakin tinggi bahayanya. Apabila voltan sel bateri litium melebihi 4.2V, kurang daripada separuh daripada atom litium kekal dalam bahan elektrod positif, menyebabkan petak storan runtuh dan mengakibatkan kehilangan kapasiti kekal bateri. Jika pengecasan berterusan, kerana ruang penyimpanan elektrod negatif sudah diisi dengan atom litium, logam litium seterusnya akan terkumpul pada permukaan bahan elektrod negatif. Atom litium ini akan menumbuhkan hablur dendritik dari permukaan elektrod negatif ke arah ion litium. Kristal logam litium ini akan melalui pemisah, menyebabkan litar pintas antara elektrod positif dan negatif. Kadangkala bateri meletup sebelum litar pintas berlaku, kerana semasa pengecasan berlebihan, bahan seperti elektrolit akan terurai dan menghasilkan gas, menyebabkan selongsong bateri atau injap tekanan membengkak dan pecah, membolehkan oksigen masuk dan bertindak balas dengan atom litium yang terkumpul pada elektrod negatif permukaan, membawa kepada letupan.
Oleh itu, apabila mengecas bateri litium, adalah perlu untuk menetapkan had atas voltan untuk mempertimbangkan jangka hayat, kapasiti dan keselamatan bateri secara serentak. Had atas voltan pengecasan yang ideal ialah 4.2V. Terdapat juga had voltan yang lebih rendah semasa menyahcas bateri litium. Apabila voltan sel bateri berada di bawah 2.4V, beberapa bahan akan mula rosak. Disebabkan oleh nyahcas sendiri bateri, voltan akan berkurangan dari semasa ke semasa. Oleh itu, adalah lebih baik untuk tidak melepaskannya kepada 2.4V sebelum berhenti. Semasa tempoh nyahcas dari 3.0V hingga 2.4V, tenaga yang dikeluarkan oleh bateri litium hanya menyumbang kira-kira 3% daripada kapasiti bateri. Oleh itu, 3.0V ialah voltan pemotongan nyahcas yang ideal. Semasa mengecas dan menyahcas, sebagai tambahan kepada had voltan, had semasa juga diperlukan. Apabila arus terlalu tinggi, ion litium tidak boleh memasuki sel penyimpanan dalam masa dan akan terkumpul di permukaan bahan.
Selepas mendapat elektron, ion litium ini akan menghasilkan kristal atom litium pada permukaan bahan, yang, seperti pengecasan berlebihan, boleh menyebabkan bahaya. Jika selongsong bateri pecah, ia akan meletup. Oleh itu, perlindungan bateri litium-ion hendaklah sekurang-kurangnya merangkumi tiga perkara: had atas voltan pengecasan, had bawah voltan nyahcas dan had atas arus. Dalam pek bateri litium biasa, sebagai tambahan kepada sel bateri litium, terdapat plat pelindung yang menyediakan tiga perlindungan ini terutamanya. Walau bagaimanapun, ketiga-tiga perlindungan papan pelindung ini jelas tidak mencukupi, dan insiden letupan bateri litium global masih kerap berlaku. Untuk memastikan keselamatan sistem bateri, analisis yang lebih teliti tentang punca letupan bateri mesti dijalankan.