Litiumiontaku: Ylilatauksen ja ylikuormituksen kriittiset vaarat

Nykyisessä elämässä litiumakkuja käytetään laajasti monilla aloilla kuten kännyköissä, kannettavissa tietokoneissa ja sähköajoneuvoissa. Sen hyvän energiatiheyden ja pitkän käyttöiän ansiosta se on monien elektronisten laitteiden ensisijainen virtalähde. Kuitenkin ylikuormitus ja ylivuoratus vaikuttavat erittäin vakavasti litiumakun turvallisuuteen ja voivat jopa aiheuttaa turvallisuusonnettomuuksia ja vaarantaa henkilöiden turvallisuutta ja omaisuutta. Mikäli tämä voi aiheuttaa ylikuormituksen ja ylivuoruksen haittoja?

Ylikuormitus tarkoittaa litiumiakun lataamista liian pitkään, ylittäen sen normaalin latauskapasiteetin. Normaalissa latauksessa akun sisällä oleva elektrokemiallinen reaktio on hallittavissa, mutta ylikuormitustilassa tämä tasapaino menee rikki. Kun ylikuormitus etenee, litiumionien konsentraatio negatiivisen elektrodin pinnalla on liian korkea, ja ne alkavat kerrostua muodostaen litiumihalkioita. Nämä litiumihalkiot ovat kuin terävät veivät, jotka leikkaavat akun sisällä mielivaltaisesti. Kun ne lävistävät eristeen, syntyy oikosulku akun sisällä. Oikosulun hetkellä syntyy suuri määrä lämpöä, ja akun lämpötila nousee jyrkästi, mikä voi aiheuttaa palon tai jopa räjähdyksen. Lisäksi ylikuormitus aiheuttaa elektrolyytin hajoamisen, kaasun muodostumisen ja akun sisäisen paineen nousun. Kun paine ylittää akunkoteloitumisen rajat, akku turpoaa tai jopa murtuu, ja haitallisia aineita voi vuotaa ympäristöön, saastuttaen sitä ja vaarantaen ihmisten terveyden.

Liian syvää purkamista ei pidä aliarvioida. Kun litiumkennosta puretaan liikaa ja lopetuspurkajännite on määritetyn minimijännitteen alapuolella, negatiivisen elektrodin pinnan potentiaali laskee jyrkästi, mikä käynnistää sarjan haitallisia kemiallisia reaktioita. Koneen sisällä oleva orgaaninen liuotin alkaa hajota, mikä johtaa peruuttomiin kemiallisiin muutoksiin, heikentyneeseen akun suorituskykyyn, kapasiteetin laskuun, sisäisen vastuksen kasvuun ja muihin ongelmiin. Lisäksi eristekerros vaurioituu, mikä lisää oikosulkuriskiä. Alhaisessa lämpötilassa liian syvä purkaminen voi myös aiheuttaa elektrolyytin jäähtymisen, joka haittaa ionien siirtymistä ja helposti paikallista ylikuumenemista seuraavan latauksen aikana, mikä vaarantaa akun turvallisuuden.

Litiumparien turvallista käyttöä liittyy kaikkiin elämän osa-alueisiin. Ylikuormituksen ja liian syvän purkamisen vakavien seurausten välttämiseksi meidän on ryhdyttävä tehokkaisiin toimiin. Arjessa laitetta ladatessa tulee välttää pitkäaikaista jatkuvaa lataamista. Alkuperäisen tai säännöllisen valmistajan laturin käyttö on suositeltavaa. Näissä latureissa on yleensä ylikuormitussuojalaitteet, jotka voivat pysäyttää latauksen automaattisesti, kun akku on täyteen ladattu. Irrotettavien akkujen osalta akun lataaminen tulee tehdä ajoissa, kun akun varavirta on 20–30 %:n tasolla, jotta akun liiallinen purkautuminen voidaan välttää. Samalla tulee tarkistaa akun tila säännöllisesti. Jos havaitaan poikkeavia olosuhteita, kuten akun pullistumista tai vuotoja, käytön tulee välittömästi loppua ja akku tulee vaihtaa. Sähköajoneuvojen, kuten sähköautojen, osalta akunhallintajärjestelmä (BMS) on erittäin tärkeä. Se pystyy seuraamaan akun jännitettä, virtaa, lämpötilaa ja muita parametreja reaaliajassa, hallitsemaan tarkasti lataus- ja purkaukisprosessia, estämään ylikuormitusta ja liian syvää purkamista sekä varmistamaan akun turvallisen ja vakaan toiminnan.

Lyhyesti sanottuna litiumakkujen turvallisuuteen vaikuttavat ylikuormituksen ja ylivalmistuksen vaikutukset eivät ole sivuutettavia. Näiden vaarojen ymmärtäminen ja litiumakkujen oikea käyttö arjessa ovat tärkeitä toimenpiteitä, joiden avulla voidaan taata meidän turvallisuutemme. Aloittakaamme nyt, arvostakaamme akkuja, välttäkäämme ylikuormitusta ja ylivalmistusta ja luodaan yhdessä turvallinen sähköinen ympäristö .