ایمنی باتری لیتیومی: خطرات اصلی شارژ بیش از حد و دشارژ بیش از حد

در زندگی مدرن، باتری‌های لیتیومی به‌طور گسترده‌ای در بسیاری از زمینه‌ها مانند تلفن‌های همراه، لپ‌تاپ‌ها و خودروهای برقی استفاده می‌شوند. با مزایایی مانند چگالی انرژی بالا و عمر طولانی سیکلی، این باتری‌ها به منبع تغذیه اصلی بسیاری از محصولات الکترونیکی تبدیل شده‌اند. با این حال، شارژ بیش از حد و تخلیه بیش از حد تأثیر بسیار جدی بر ایمنی باتری‌های لیتیومی دارد و ممکن است حتی باعث بروز حوادث ایمنی شده و جان و مال ما را به خطر بیندازد. پس خطرات شارژ بیش از حد و تخلیه بیش از حد چیست؟

شارژ اضافی به معنای شارژ کردن بیش از حد یک باتری لیتیومی است که از ظرفیت شارژ معمولی آن فراتر می‌رود. در حین شارژ معمولی، واکنش الکتروشیمیایی درون باتری قابل کنترل است، اما وضعیت شارژ اضافی این تعادل را می‌شکند. با ادامه شارژ اضافی، غلظت یون لیتیوم در سطح الکترود منفی بسیار بالا می‌رود و شروع به رسوب می‌کند و دندریت‌های لیتیومی تشکیل می‌دهد. این دندریت‌های لیتیومی چون چاقوهای تیز، از داخل باتری به صورت بی‌رویی عبور می‌کنند. هنگامی که این دندریت‌ها دیافراگم باتری را سوراخ کنند، باعث اتصال کوتاه درون باتری می‌شوند. در لحظه اتصال کوتاه، مقدار زیادی گرما تولید می‌شود و دمای باتری به سرعت افزایش می‌یابد که می‌تواند منجر به اشتعال یا حتی انفجار شود. علاوه بر این، شارژ اضافی باعث تجزیه الکترولیت، تولید گاز و افزایش فشار درون باتری می‌شود. وقتی فشار از حد مجاز بدنه باتری فراتر رود، باتری متورم یا حتی منفجر می‌شود و مواد مضری از آن خارج می‌شود که می‌تواند محیط زیست را آلوده کرده و به سلامت انسان‌ها آسیب برساند.

نگهداری بیش از حد نیز نباید دست کم گرفته شود. هنگامی که یک باتری لیتیومی بیش از حد تخلیه می‌شود و ولتاژ پایان تخلیه پایین‌تر از حداقل ولتاژ مشخص شده قرار می‌گیرد، پتانسیل سطحی الکترود منفی به طور ناگهانی کاهش می‌یابد و واکنش‌های نامطلوب متعددی را به راه می‌اندازد. حلال‌های آلی درون باتری شروع به تجزیه می‌کنند و تغییرات شیمیایی غیرقابل بازگشتی ایجاد می‌کنند که منجر به کاهش عملکرد باتری، کاهش ظرفیت، افزایش مقاومت داخلی و مشکلات دیگر می‌شوند. علاوه بر این، دیافراگم نیز آسیب می‌بیند و خطر اتصال کوتاه داخلی را افزایش می‌دهد. در محیط‌های سرد، تخلیه بیش از حد همچنین می‌تواند باعث یخ‌زدن الکترولیت شود و این امر انتقال یون‌ها را دشوارتر کند و در هنگام شارژ مجدد به راحتی منجر به گرمای بیش از حد محلی شود و ایمنی باتری را به خطر بیندازد.

استفاده ایمن از باتری‌های لیتیومی مربوط به تمام جنبه‌های زندگی ما است. برای جلوگیری از پیامدهای جدی دشارژ و شارژ بیش از حد، باید اقدامات مؤثری انجام شود. در زندگی روزمره، هنگام شارژ دستگاه، باید از شارژ مداوم طولانی‌مدت اجتناب کرد. بهتر است از شارژر اصلی یا شارژرهای سازنده معتبر استفاده شود. این شارژرها معمولاً دارای دستگاه‌های حفاظتی در برابر شارژ بیش از حد هستند و می‌توانند به طور خودکار شارژ را پس از پر شدن باتری متوقف کنند. برای دستگاه‌هایی که باتری آن‌ها قابل تعویض است، زمانی که میزان برق باتری به 20 تا 30 درصد رسید، باید باتری را به موقع شارژ کنید تا از دشارژ بیش از حد جلوگیری شود. در عین حال، وضعیت باتری را به طور منظم بررسی کنید. اگر شرایط غیرطبیعی مانند متورم شدن یا نشت باتری مشاهده شد، باید استفاده از آن فورا متوقف شود و باتری تعویض گردد. برای تجهیزات بزرگ مانند خودروهای برقی، سیستم مدیریت باتری (BMS) نقش بسیار مهمی دارد. این سیستم می‌تواند پارامترهای ولتاژ، جریان و دمای باتری را به صورت زنده نظارت کند، فرآیند شارژ و دشارژ را به دقت کنترل کند، از شارژ و دشارژ بیش از حد جلوگیری کند و عملکرد ایمن و پایدار باتری را تضمین کند.

در کلام کوتاه، تأثیر شارژ بیش از حد و دشارژ بیش از حد بر روی ایمنی باتری‌های لیتیومی قابل‌تجاهل نیست. شناخت این خطرات و استفاده صحیح از باتری‌های لیتیوم در زندگی روزمره، اقدامات مهمی برای تضمین ایمنی ما هستند. از همین حالا شروع کنیم، به باتری‌ها اهمیت دهیم، از شارژ بیش از حد و دشارژ بیش از حد دوری کنیم و با هم محیطی ایمن از نظر تغذیه الکتریکی ایجاد کنیم. .