Daño por expansión de las baterías de litio.

Características de la concha
El litio, con un número atómico de 3 y un peso atómico de 6,941, es el elemento de metal alcalino más ligero. Para mejorar la seguridad y el voltaje, los científicos han inventado materiales como el grafito y el óxido de litio y cobalto para almacenar átomos de litio. La estructura molecular de estos materiales forma pequeñas rejillas de almacenamiento a nanoescala que pueden usarse para almacenar átomos de litio. De esta forma, aunque se rompa la carcasa de la batería y entre oxígeno, debido al gran tamaño de las moléculas de oxígeno, estas no pueden entrar en estos pequeños compartimentos de almacenamiento, evitando que los átomos de litio entren en contacto con el oxígeno y evitando explosiones.
Medidas de protección
Después de sobrecargar las celdas de la batería de litio a un voltaje superior a 4,2 V, comenzarán a producirse efectos secundarios. Cuanto mayor sea el voltaje de sobrecarga, mayor será el peligro. Cuando el voltaje de una celda de batería de litio supera los 4,2 V, menos de la mitad de los átomos de litio permanecen en el material del electrodo positivo, lo que provoca el colapso del compartimento de almacenamiento y la pérdida permanente de capacidad de la batería. Si la carga continúa, como el compartimento de almacenamiento del electrodo negativo ya está lleno de átomos de litio, el metal de litio posterior se acumulará en la superficie del material del electrodo negativo. Estos átomos de litio formarán cristales dendríticos desde la superficie del electrodo negativo hacia la dirección de los iones de litio. Estos cristales de metal litio pasarán a través del separador, provocando un cortocircuito entre los electrodos positivo y negativo. A veces, la batería explota antes de que se produzca un cortocircuito, porque durante la sobrecarga, materiales como el electrolito se descomponen y producen gas, lo que hace que la carcasa de la batería o la válvula de presión se hinche y se rompa, permitiendo que el oxígeno entre y reaccione con los átomos de litio acumulados en el electrodo negativo. superficie, provocando una explosión.
Por lo tanto, al cargar baterías de litio, es necesario establecer un límite superior de voltaje para considerar simultáneamente la vida útil, la capacidad y la seguridad de la batería. El límite superior ideal de voltaje de carga es 4,2 V. También debería haber un límite de voltaje más bajo al descargar baterías de litio. Cuando el voltaje de la celda de la batería es inferior a 2,4 V, algunos materiales comenzarán a dañarse. Debido a la autodescarga de la batería, el voltaje disminuirá con el tiempo. Por tanto, es mejor no descargarlo a 2,4V antes de parar. Durante el período de descarga de 3,0V a 2,4V, la energía liberada por las baterías de litio solo representa aproximadamente el 3% de la capacidad de la batería. Por lo tanto, 3.0V es un voltaje de corte de descarga ideal. Durante la carga y descarga, además de las limitaciones de voltaje, también son necesarias limitaciones de corriente. Cuando la corriente es demasiado alta, los iones de litio no pueden ingresar a la celda de almacenamiento a tiempo y se acumularán en la superficie del material.
Después de obtener electrones, estos iones de litio producirán cristales de átomos de litio en la superficie del material que, al igual que la sobrecarga, pueden causar peligro. Si la carcasa de la batería se rompe, explotará. Por lo tanto, la protección de las baterías de iones de litio debe incluir al menos tres elementos: límite superior de voltaje de carga, límite inferior de voltaje de descarga y límite superior de corriente. En un paquete de baterías de litio típico, además de las celdas de la batería de litio, hay una placa protectora que proporciona principalmente estas tres protecciones. Sin embargo, estas tres protecciones del tablero protector obviamente no son suficientes y los incidentes de explosión de baterías de litio en todo el mundo siguen siendo frecuentes. Para garantizar la seguridad del sistema de baterías, se debe realizar un análisis más cuidadoso de las causas de las explosiones de las baterías.