Säkerhet för litiumbatterier: De kritiska farorna med överladdning och överurladdning

I moderna liv används litiumbatterier allmänt inom många områden såsom mobiltelefoner, bärbara datorer och elbilar. Med sina fördelar såsom hög energitäthet och lång cykellivslängd har det blivit den mest använda energikällan för många elektroniska produkter. Dock kan överladdning och djupurladdning få mycket allvarliga konsekvenser för litiumbatteriers säkerhet, och till och med orsaka säkerhetsolyckor som äventyrar våra liv och egendom. Vad är då de faror som överladdning och djupurladdning medför?

Överladdning innebär att ladda ett litiumbatteri för länge, bortom dess normala laddningskapacitet. Under normal laddning är den elektrokemiska reaktionen inne i batteriet kontrollerbar, men tillståndet av överladdning kommer att rubba denna balans. När överladdningen fortskrider blir koncentrationen av litiumjoner på den negativa elektroden för hög och börjar avsättas och bildar litiumdendriter. Dessa litiumdendriter liknar vassa knivar som godtyckligt skär upp batteriets inre. När de punkterar separatorn kommer det att uppstå kortslutning inne i batteriet. I kortslutningsögonblicket genereras stora mängder värme, vilket leder till en kraftig temperaturhöjning i batteriet och kan orsaka brand eller till och med explosion. Dessutom kommer överladdning att orsaka att elektrolyten bryts ner, gas bildas och trycket inne i batteriet öka. När trycket överskrider gränsen för batterihöljet kommer batteriet att svälla eller till och med spricka, och skadliga ämnen kommer att läcka ut, vilket förorenar miljön och äventyrar människors hälsa.

Överurladdning bör inte heller underskattas. När en litiumbatteri överurladdas och urladdningsslutspänningen är lägre än den angivna minimispänningen sjunker den negativa elektrodens ytspänning kraftigt, vilket utlöser en serie negativa reaktioner. Den inre lösningsmedlet i batteriet börjar brytas ner, vilket skapar irreversibla kemiska förändringar och leder till försämrad batteriprestanda, kapacitetsförlust, ökad inre resistans och andra problem. Dessutom skadas även separatorn, vilket ökar risken för kortslutning i batteriet. I kalla miljöer kan överurladdning också orsaka att elektrolyten fryser, vilket ytterligare hindrar jontransporten och lätt kan orsaka lokal överhettning under efterföljande laddning, vilket utgör en risk för batterisäkerheten.

Det trygga användandet av litiumbatterier berör alla aspekter av våra liv. För att undvika de allvarliga konsekvenserna av överladdning och övertappning måste vi vidta effektiva åtgärder. I vardagen bör du undvika långvarig kontinuerlig laddning när du laddar apparaten. Det är bäst att använda original- eller vanliga tillverkares laddare. Dessa laddare är oftast utrustade med skydd mot överladdning, vilket automatiskt stoppar laddningen när batteriet är fulladdat. För apparater med utbytbara batterier bör du ladda batteriet i god tid när batterikapaciteten är kvar till 20–30 % för att undvika överdriven urladdning av batteriet. Samtidigt bör batteriets status regelbundet kontrolleras. Om ovanliga förhållanden såsom svullnad eller läckage i batteriet upptäcks bör användningen omedelbart avbrytas och batteriet bytas ut. För större utrustning såsom elbilar är dess batterihanteringssystem (BMS) avgörande. Det kan övervaka batteriets spänning, ström, temperatur och andra parametrar i realtid, exakt styra laddnings- och urladdningsprocessen, förhindra överladdning och övertappning samt säkerställa att batteriet fungerar säkert och stabilt.

Kort sagt kan inte effekterna av överladdning och överurladdning på säkerheten i litiumbatterier förbises. Att förstå dessa risker och använda litiumbatterier korrekt i vardagen är viktiga åtgärder för att säkerställa vår säkerhet. Låt oss börja nu, ta hand om batterierna, undvik överladdning och överurladdning, och skapa tillsammans en säker elkraftsmiljö .