Zaštitne mjere za litijeve baterije

Nakon prekomjernog punjenja ćelije litijske baterije na napon iznad 4,2 V, počet će imati nuspojave. Što je viši napon prepune, to je veća opasnost. Kada napon ćelije litijeve baterije prijeđe 4,2 V, manje od polovice atoma litija ostaje u materijalu pozitivne elektrode. U to vrijeme, ćelija za pohranu često se uruši, uzrokujući trajni gubitak kapaciteta u bateriji. Ako se punjenje nastavi, budući da je ćelija za pohranu negativne elektrode već ispunjena atomima litija, naknadni metalni litij nakupit će se na površini materijala negativne elektrode. Ti će atomi litija rasti dendritične kristale od površine negativne elektrode prema smjeru litijevih iona. Ovi metalni kristali litija proći će kroz dijafragmu, uzrokujući kratki spoj između pozitivnog i negativnog pola. Ponekad baterija eksplodira prije nego što dođe do kratkog spoja, jer će se tijekom procesa prekomjernog punjenja materijali poput elektrolita razgraditi i proizvesti plin, uzrokujući ispupčenje i pucanje kućišta baterije ili tlačnog ventila, dopuštajući kisiku da uđe i reagira s atomima litija nakupljenima na površine negativne elektrode, što dovodi do eksplozije.
Stoga je kod punjenja litij-ionskih baterija potrebno postaviti ograničenje napona kako bi se istovremeno vodio računa o vijeku trajanja, kapacitetu i sigurnosti baterije. Optimalni napon punjenja je 4,2 V. Kod pražnjenja litijevih baterija također treba postojati donja granica napona. Kada je napon baterije ispod 2,4 V, neki materijali će se početi oštećivati. Također, budući da će se baterija sama prazniti, što je duže pražnjena, napon će biti niži. Stoga je bolje ne prazniti ga na 2,4 V prije nego što prestane. Tijekom razdoblja pražnjenja od 3.0V do 2,4 V, energija koju oslobađaju litijeve baterije čini samo oko 3 posto kapaciteta baterije. Stoga je 3.0V idealan granični napon pražnjenja. Tijekom punjenja i pražnjenja, osim ograničenja napona, potrebno je i ograničenje struje. Kada je struja previsoka, litijevi ioni ne mogu na vrijeme ući u ćeliju za pohranu i skupit će se na površini materijala.
Nakon što ti litijevi ioni steknu elektrone, oni će generirati kristale atoma litija na površini materijala, što, kao i prekomjerno punjenje, može uzrokovati opasnost. Ako kućište baterije pukne, eksplodirat će. Stoga bi zaštita litij-ionskih baterija trebala uključivati ​​barem: gornju granicu napona punjenja, donju granicu napona pražnjenja i gornju granicu struje. Općenito, paket litijskih baterija, uz ćelije litijskih baterija, imat će zaštitnu ploču, koja uglavnom pruža ove tri zaštite. No, ove tri zaštite zaštitne ploče očito nisu dovoljne te su globalne eksplozije litijskih baterija još uvijek česte. Kako bi se osigurala sigurnost baterijskog sustava, potrebno je provesti detaljniju analizu uzroka eksplozije baterija.