Перазарадка з'яўляецца адным з самых складаных пунктаў у бягучым тэсце бяспекі літыевай батарэі, таму неабходна разумець механізм перазарадкі і бягучыя меры па прадухіленні перазарадкі.
Малюнак 1 - гэта крывыя напружання і тэмпературы акумулятара сістэмы NCM+LMO/Gr, калі ён перазараджаны.Напружанне дасягае максімуму пры 5,4 В, а затым напружанне падае, у канчатковым выніку выклікаючы цеплавы ўцёкі.На яго вельмі падобныя крывыя напружання і тэмпературы перазарада трайніковага акумулятара.
Калі літыевая батарэя перазараджана, яна будзе вылучаць цяпло і газ.Цеплыня ўключае амічную цеплыню і цеплыню, якая ўтвараецца ў выніку пабочных рэакцый, з якіх амічная цеплыня з'яўляецца асноўнай.Пабочная рэакцыя акумулятара, выкліканая празмернай зарадкай, заключаецца, па-першае, у тым, што лішак літыя ўстаўляецца ў адмоўны электрод, і дендрыты літыя будуць расці на паверхні адмоўнага электрода (суадносіны N/P паўплывае на першапачатковы SOC росту дендрытаў літыя).Па-другое, лішак літыя здабываецца з станоўчага электрода, у выніку чаго структура станоўчага электрода руйнуецца, вылучаючы цяпло і вылучаючы кісларод.Кісларод паскорыць раскладанне электраліта, унутраны ціск батарэі будзе працягваць расці, а ахоўны клапан адкрыецца пасля пэўнага ўзроўню.Кантакт актыўнага матэрыялу з паветрам дадаткова выпрацоўвае больш цяпла.
Даследаванні паказалі, што памяншэнне колькасці электраліта прывядзе да значнага зніжэння выпрацоўкі цяпла і газу падчас перазарадкі.Акрамя таго, было даследавана, што калі акумулятар не мае шыны або ахоўны клапан не можа нармальна адчыніцца падчас перазарадкі, акумулятар схільны да выбуху.
Нязначная перазарадка не прывядзе да цеплавога разгону, але прывядзе да зніжэння ёмістасці.Даследаванне паказала, што калі акумулятар з гібрыдным матэрыялам NCM/LMO у якасці станоўчага электрода перазараджаны, няма відавочнага зніжэння ёмістасці, калі SOC ніжэй за 120%, і ёмістасць значна зніжаецца, калі SOC вышэй за 130%.
У цяперашні час існуе прыкладна некалькі спосабаў вырашыць праблему перазарадкі:
1) Напружанне абароны ўсталёўваецца ў BMS, звычайна напружанне абароны ніжэй, чым пікавае напружанне падчас перазарадкі;
2) Палепшыць устойлівасць акумулятара да перазарадкі праз мадыфікацыю матэрыялу (напрыклад, пакрыццё матэрыялу);
3) Дадаць у электраліт прысадкі супраць перазарадкі, такія як акісляльна-аднаўленчыя пары;
4) З выкарыстаннем мембраны, адчувальнай да напружання, пры перазарадцы акумулятара супраціўленне мембраны значна зніжаецца, што дзейнічае як шунт;
5) Канструкцыі OSD і CID выкарыстоўваюцца ў батарэях з квадратным алюмініевым корпусам, якія ў цяперашні час з'яўляюцца звычайнымі канструкцыямі супраць перазарадкі.Пакетная батарэя не можа дасягнуць падобнай канструкцыі.
Спасылкі
Матэрыялы для захоўвання энергіі 10 (2018) 246–267
На гэты раз мы пазнаёмімся са зменамі напружання і тэмпературы літый-кобальта-аксіднай батарэі пры яе перазарадцы.На малюнку ніжэй - крывая напружання завышанага зарада і тэмпературы літый-кобальта-аксіднай батарэі, а па гарызантальнай восі - колькасць разліцця.Адмоўны электрод - графіт, а растваральнік электраліта - EC/DMC.Ёмістасць акумулятара складае 1,5 Ач.Ток зарадкі складае 1,5 А, а тэмпература - унутраная тэмпература батарэі.
І зона
1. Напружанне батарэі расце павольна.Станоўчы электрод з аксіду кобальту літыя дэлітыруе больш чым на 60%, а металічны літый асядае на баку адмоўнага электрода.
2. Акумулятар выпуклы, што можа быць звязана з акісленнем электраліта пад высокім ціскам.
3. Тэмпература ў асноўным стабільная з невялікім павышэннем.
II зона
1. Тэмпература пачынае павольна павышацца.
2. У дыяпазоне 80~95% імпеданс станоўчага электрода павялічваецца, а ўнутранае супраціўленне батарэі павялічваецца, але памяншаецца на 95%.
3. Напружанне акумулятара перавышае 5 В і дасягае максімуму.
III зона
1. Прыблізна на 95% тэмпература батарэі пачынае хутка расці.
2. Прыкладна з 95% і амаль да 100% напружанне батарэі нязначна падае.
3. Калі ўнутраная тэмпература батарэі дасягае прыкладна 100°C, напружанне батарэі рэзка падае, што можа быць выклікана памяншэннем унутранага супраціву батарэі з-за павышэння тэмпературы.
IV зона
1. Калі ўнутраная тэмпература батарэі вышэй за 135°C, ПЭ-сепаратар пачынае плавіцца, унутраны супраціў батарэі хутка расце, напружанне дасягае верхняй мяжы (~12 В), а ток падае да ніжняга значэнне.
2. Паміж 10-12 В напружанне акумулятара нестабільнае і сіла току вагаецца.
3. Унутраная тэмпература батарэі хутка павышаецца, і тэмпература падымаецца да 190-220°C перад тым, як батарэя разарвецца.
4. Сапсаваўся акумулятар.
Перазарад трохкомпонентных акумулятараў падобны на перазарад літый-кобальта-аксідных акумулятараў.Пры перазарадцы трохкомпонентных акумулятараў з квадратнымі алюмініевымі корпусамі на рынку, OSD або CID будуць актываваны пры ўваходзе ў зону III, і ток будзе адключаны, каб абараніць батарэю ад перазарадкі.
Спасылкі
Часопіс Электрахімічнага таварыства, 148 (8) A838-A844 (2001)
Час публікацыі: 07 снежня 2022 г