Bezpečnosť lítiových batérií: Kritické nebezpečenstvá prebitia a pretiahnutého vybíjania

V súčasnom živote sa lítiové batérie široko používajú v mnohých oblastiach, ako sú mobilné telefóny, notebooky a elektrické vozidlá. Vďaka výhodám, ako je vysoká energetická hustota a dlhá životnosť cyklu, sa stali preferovaným zdrojom energie pre mnohé elektronické zariadenia. Avšak prebytok a hlboké vybíjanie môžu mať veľmi vážny vplyv na bezpečnosť lítiových batérií a môžu dokonca spôsobiť bezpečnostné incidenty, ktoré ohrozujú náš život a majetok. Aké sú teda nebezpečenstvá prebytku a hlbokého vybíjania?

Nabíjanie nad rámec kapacity batérie (overcharging) znamená nabíjať lítiovú batériu príliš dlho, čím sa prekročí jej normálna kapacita nabíjania. Počas normálneho nabíjania je elektrochemická reakcia v batérii ovládateľná, ale stav nadmerného nabíjania túto rovnováhu naruší. Keď pokračuje nadmerné nabíjanie, koncentrácia lítiových iónov na povrchu zápornej elektródy je príliš vysoká a začnú sa usádzať, čím vznikajú lítiové dendrity. Tieto lítiové dendrity sú ako ostré nože, ktoré ľubovoľne režú vnútro batérie. Keď prepichnú separátor, spôsobia skrat vo vnútri batérie. V okamihu skratu sa vygeneruje veľké množstvo tepla a teplota batérie prudko stúpa, čo môže viesť k jej vznieteniu alebo dokonca výbuchu. Okrem toho nadmerné nabíjanie spôsobí rozklad elektrolytu, vznik plynov a zvýšenie tlaku vo vnútri batérie. Ak tlak prekročí medznú hodnotu batériového puzdra, batéria sa deformuje alebo dokonca praskne, čím sa uvoľnia škodlivé látky, ktoré znečisťujú životné prostredie a ohrozujú zdravie ľudí.

Nepodceňuje sa ani nadmerný vybíjanie. Keď je lítiová batéria nadmerne vybíjaná a ukončovacie napätie vybíjania klesne pod špecifikované minimálne napätie, potenciál zápornej elektródy prudko klesá, čím sa spustí séria nežiaducich reakcií. Organické rozpúšťadlo vo vnútri batérie začne rozkladať, čo spôsobuje nevratné chemické zmeny, vedúce k poklesu výkonu batérie, poklesu kapacity, zvýšenému vnútornému odporu a iným problémom. Okrem toho bude poškodená aj separátorová vrstva, čo zvyšuje riziko interného skratu. V nízkoteplotných prostrediach môže nadmerné vybíjanie tiež spôsobiť zamrznutie elektrolytu, čo ďalej bráni prenosu iónov a môže ľahko viesť k lokálnemu prehriatiu počas následného nabíjania, čím vzniká hrozba pre bezpečnosť batérie.

Bezpečné používanie lítiových batérií sa týka všetkých aspektov nášho života. Aby sme predišli vážnym následkom prebitia a úplného vybitia, musíme prijať účinné opatrenia. V bežnom živote by ste mali pri nabíjaní zariadenia vyhýbať dlhodobému nepretržitému nabíjaniu. Je najlepšie použiť originálny alebo bežný nabíjačku od výrobcu. Tieto nabíjačky sú zvyčajne vybavené ochrannými zariadeniami proti prebitiu, ktoré môžu automaticky zastaviť nabíjanie po úplnom nabití batérie. U zariadení s vymeniteľnými batériami by ste mali včas nabíjať batériu, keď jej kapacita klesne na 20 % - 30 %, aby ste predišli nadmernému vybitiu batérie. Súčasne pravidelne kontrolujte stav batérie. Ak zistíte neštandardné stavy, ako je napríklad opuchnutie alebo únik batérie, okamžite ju prestanite používať a vymeňte ju. U veľkých zariadení, ako sú elektrické vozidlá, je jej systém riadenia batérie (BMS) kľúčový. Môže v reálnom čase monitorovať parametre batérie, ako sú napätie, prúd, teplota, presne riadiť proces nabíjania a vybíjania, zabrániť prebitiu a úplnému vybitiu a zabezpečiť bezpečný a stabilný prevádzku batérie.

Stručne povedané, vplyv preťaženia a hlbokého vybíjania na bezpečnosť lítiových batérií nemožno ignorovať. Porozumenie týmto nebezpečenstvám a správne používanie lítiových batérií v každodennom živote sú dôležitými opatreniami na zabezpečenie nášho životného prostredia. Začnime práve teraz, chráňme batérie, vyhýbajme sa preťažovaniu a hlbokému vybíjaniu a spoločne vytvorme bezpečné energetické prostredie. .