리튬 배터리의 팽창 손상

쉘 특성
리튬은 원자번호 3번, 원자량 6.941로 가장 가벼운 알칼리 금속 원소입니다. 안전성과 전압을 향상시키기 위해 과학자들은 리튬 원자를 저장하기 위해 흑연 및 리튬 코발트 산화물과 같은 재료를 발명했습니다. 이러한 물질의 분자 구조는 리튬 원자를 저장하는 데 사용할 수 있는 나노 규모의 작은 저장 그리드를 형성합니다. 이렇게 하면 배터리 케이스가 파열되어 산소가 들어가더라도 산소 분자의 크기가 크기 때문에 이러한 작은 저장실에 들어갈 수 없으므로 리튬 원자가 산소와 접촉하는 것을 방지하고 폭발을 피할 수 있습니다.
보호 조치
리튬 배터리 셀을 4.2V보다 높은 전압으로 과충전하면 부작용이 발생하기 시작합니다. 과충전 전압이 높을수록 위험이 높아집니다. 리튬 배터리 셀의 전압이 4.2V를 초과하면 양극재에 리튬 원자가 절반 미만으로 남아 저장실이 붕괴되어 배터리의 영구적인 용량 손실이 발생합니다. 충전을 계속하면 음극의 저장실에는 이미 리튬 원자가 채워져 있기 때문에 이후의 리튬 금속이 음극재 표면에 쌓이게 된다. 이 리튬 원자는 음극 표면에서 리튬 이온 방향으로 수지상 결정을 성장시킵니다. 이러한 리튬 금속 결정은 분리막을 통과하여 양극과 음극 사이에 단락을 일으킵니다. 과충전 중에 전해질 등의 물질이 분해되어 가스를 발생시켜 배터리 케이스나 압력 밸브가 부풀어 오르고 파열되어 산소가 들어가 음극에 축적된 리튬 원자와 반응하기 때문에 합선이 발생하기 전에 배터리가 폭발하는 경우가 있습니다. 표면이 폭발로 이어집니다.
따라서 리튬 배터리를 충전할 때에는 배터리의 수명과 용량, 안전성을 동시에 고려하기 위해 전압 상한 설정이 필요하다. 이상적인 충전 전압 상한은 4.2V이다. 또한 리튬 배터리를 방전할 때 더 낮은 전압 제한이 있어야 합니다. 배터리 셀의 전압이 2.4V 미만이면 일부 재료가 손상되기 시작합니다. 배터리의 자체 방전으로 인해 시간이 지남에 따라 전압이 감소합니다. 따라서 정지하기 전에는 2.4V까지 방전하지 않는 것이 가장 좋습니다. 3.0V에서 2.4V까지의 방전 기간 동안 리튬 배터리에서 방출되는 에너지는 배터리 용량의 약 3%에 불과합니다. 따라서 3.0V는 이상적인 방전 차단 전압입니다. 충전 및 방전 중에는 전압 제한 외에도 전류 제한도 필요합니다. 전류가 너무 높으면 리튬 이온이 적시에 저장 셀에 들어갈 수 없으며 재료 표면에 축적됩니다.
전자를 얻은 후, 이러한 리튬 이온은 재료 표면에 리튬 원자 결정을 생성하며, 이는 과충전과 마찬가지로 위험을 초래할 수 있습니다. 배터리 케이스가 파열되면 폭발합니다. 따라서 리튬이온 배터리의 보호에는 최소한 충전 전압 상한, 방전 전압 하한, 전류 상한의 3가지 항목이 포함되어야 합니다. 일반적인 리튬 배터리 팩에는 리튬 배터리 셀 외에 주로 이 세 가지 보호 기능을 제공하는 보호판이 있습니다. 그러나 보호판의 이 세 가지 보호 기능만으로는 충분하지 않으며 전 세계적으로 리튬 배터리 폭발 사고가 여전히 빈번하게 발생하고 있습니다. 배터리 시스템의 안전성을 보장하기 위해서는 배터리 폭발 원인에 대한 보다 세심한 분석이 이루어져야 합니다.