Litija akumulatora izplešanās bojājumi

Apvalka īpašības
Litijs ar atomu skaitu 3 un atomsvaru 6,941 ir vieglākais sārmu metālu elements. Lai uzlabotu drošību un spriegumu, zinātnieki ir izgudrojuši tādus materiālus kā grafīts un litija kobalta oksīds litija atomu uzglabāšanai. Šo materiālu molekulārā struktūra veido nano mēroga sīkus uzglabāšanas režģus, kurus var izmantot litija atomu uzglabāšanai. Tādā veidā, pat ja akumulatora korpuss ir salauzts un skābeklis iekļūst, skābekļa molekulas ir pārāk lielas, lai iekļūtu šajos mazajos uzglabāšanas režģos, lai litija atomi nesaskartos ar skābekli un izvairītos no eksplozijas.
Aizsardzības pasākumi
Ja litija akumulatora elementu pārlādē līdz spriegumam, kas lielāks par 4,2 V, sāks parādīties blakusparādības. Jo augstāks pārlādes spriegums, jo lielāka ir bīstamība. Ja litija akumulatora elementa spriegums ir lielāks par 4,2 V, pozitīvā elektroda materiālā atlikušo litija atomu skaits ir mazāks par pusi, un uzglabāšanas režģis šajā laikā bieži sabrūk, izraisot pastāvīgu akumulatora jaudas zudumu. Ja uzlāde turpinās, jo negatīvā elektroda uzglabāšanas režģis jau ir pilns ar litija atomiem, sekojošais litija metāls uzkrāsies uz negatīvā elektroda materiāla virsmas. Šie litija atomi izaudzēs dendritus no negatīvā elektroda virsmas uz litija jonu virzienu. Šie litija metāla kristāli izies cauri diafragmai un īssavienos pozitīvo un negatīvo elektrodu. Dažreiz akumulators eksplodē pirms īssavienojuma. Tas ir tāpēc, ka pārlādēšanas procesā elektrolīts un citi materiāli sadalīsies un radīs gāzi, izraisot akumulatora korpusa vai spiediena vārsta uzbriest un plīsumus, ļaujot skābeklim iekļūt un reaģēt ar litija atomiem, kas uzkrāti uz negatīvā elektroda virsmas, un tad eksplodēt.
Tāpēc, uzlādējot litija baterijas, ir nepieciešams iestatīt augšējo sprieguma robežu, lai vienlaikus ņemtu vērā akumulatora darbības laiku, jaudu un drošību. Ideālākā uzlādes sprieguma augšējā robeža ir 4,2 V. Izlādējot litija baterijas, ir arī zemāka sprieguma robeža. Kad akumulatora spriegums ir zemāks par 2,4 V, daži materiāli sāks tikt bojāti. Tā kā akumulators pašizlādēsies, jo ilgāk tas būs izlādējies, jo zemāks būs spriegums. Tāpēc vislabāk nav pārtraukt izlādi pie 2,4 V. Laikā, kad litija akumulators ir izlādējies no 30V līdz 2,4 V, atbrīvotā enerģija veido tikai aptuveni 3% no akumulatora jaudas. Tāpēc 3.{13}}V ir ideāls izlādes spriegums. Uzlādējot un izlādējot, papildus sprieguma ierobežojumiem ir nepieciešami arī strāvas ierobežojumi. Ja strāva ir pārāk liela, litija joniem nebūs laika iekļūt uzglabāšanas šūnā un tie sakrājas uz materiāla virsmas.
Pēc tam, kad šie litija joni iegūst elektronus, uz materiāla virsmas kristalizēsies litija atomi, kas ir bīstami tāpat kā pārlādēšana. Ja akumulatora korpuss ir salauzts, tas eksplodēs. Tāpēc litija jonu akumulatoru aizsardzībai jāietver vismaz: uzlādes sprieguma augšējā robeža, izlādes sprieguma apakšējā robeža un strāvas augšējā robeža. Kopumā litija bateriju komplektā papildus litija akumulatora elementam būs arī aizsargplāksne, kas galvenokārt nodrošina šīs trīs aizsardzības iespējas. Tomēr ar šiem trim aizsardzības paneļa aizsardzības līdzekļiem acīmredzami nepietiek, un litija bateriju sprādzieni joprojām ir bieži sastopami visā pasaulē. Lai nodrošinātu akumulatora sistēmas drošību, ir jāveic rūpīgāka akumulatora sprādzienu cēloņu analīze.