ওভারচার্জিং বর্তমান লিথিয়াম ব্যাটারি নিরাপত্তা পরীক্ষার সবচেয়ে কঠিন আইটেমগুলির মধ্যে একটি, তাই ওভারচার্জিংয়ের প্রক্রিয়া এবং অতিরিক্ত চার্জিং প্রতিরোধ করার জন্য বর্তমান ব্যবস্থাগুলি বোঝা প্রয়োজন।
ছবি 1 হল NCM+LMO/Gr সিস্টেম ব্যাটারির ভোল্টেজ এবং তাপমাত্রা বক্ররেখা যখন এটি অতিরিক্ত চার্জ করা হয়।ভোল্টেজ সর্বোচ্চ 5.4V এ পৌঁছায় এবং তারপরে ভোল্টেজ কমে যায়, যা শেষ পর্যন্ত তাপীয় পলাতক সৃষ্টি করে।টারনারি ব্যাটারির ওভারচার্জের ভোল্টেজ এবং তাপমাত্রার বক্ররেখাগুলি এর সাথে খুব মিল।
যখন লিথিয়াম ব্যাটারি অতিরিক্ত চার্জ করা হয়, এটি তাপ এবং গ্যাস উৎপন্ন করবে।তাপের মধ্যে রয়েছে ওমিক তাপ এবং পার্শ্ব প্রতিক্রিয়া দ্বারা উত্পন্ন তাপ, যার মধ্যে ওমিক তাপ প্রধান।অতিরিক্ত চার্জিংয়ের কারণে ব্যাটারির পার্শ্ব প্রতিক্রিয়া হল প্রথমত অতিরিক্ত লিথিয়াম ঋণাত্মক ইলেক্ট্রোডে ঢোকানো হয় এবং লিথিয়াম ডেনড্রাইট নেতিবাচক ইলেক্ট্রোডের পৃষ্ঠে বৃদ্ধি পাবে (N/P অনুপাত লিথিয়াম ডেনড্রাইটের বৃদ্ধির প্রাথমিক SOC কে প্রভাবিত করবে)।দ্বিতীয়টি হল ধনাত্মক ইলেক্ট্রোড থেকে অতিরিক্ত লিথিয়াম বের করা হয়, যার ফলে ধনাত্মক ইলেক্ট্রোডের গঠন ভেঙে যায়, তাপ মুক্ত হয় এবং অক্সিজেন মুক্ত হয়।অক্সিজেন ইলেক্ট্রোলাইটের পচনকে ত্বরান্বিত করবে, ব্যাটারির অভ্যন্তরীণ চাপ বাড়তে থাকবে এবং একটি নির্দিষ্ট স্তরের পরে সুরক্ষা ভালভ খুলবে।বায়ুর সাথে সক্রিয় পদার্থের যোগাযোগ আরও তাপ উৎপন্ন করে।
অধ্যয়নগুলি দেখিয়েছে যে ইলেক্ট্রোলাইটের পরিমাণ হ্রাস করা ওভারচার্জিংয়ের সময় তাপ এবং গ্যাস উত্পাদন উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস করবে।এছাড়াও, এটি অধ্যয়ন করা হয়েছে যে যখন ব্যাটারির স্প্লিন্ট থাকে না বা অতিরিক্ত চার্জ করার সময় সুরক্ষা ভালভ স্বাভাবিকভাবে খোলা যায় না, তখন ব্যাটারিটি বিস্ফোরণের ঝুঁকিতে থাকে।
সামান্য ওভারচার্জিং থার্মাল পলাতক সৃষ্টি করবে না, তবে ক্ষমতা হ্রাস পাবে।সমীক্ষায় দেখা গেছে যে যখন ধনাত্মক ইলেক্ট্রোড হিসাবে NCM/LMO হাইব্রিড উপাদান সহ ব্যাটারি অতিরিক্ত চার্জ করা হয়, তখন SOC 120%-এর কম হলে ক্ষমতার কোনও স্পষ্ট ক্ষয় হয় না এবং SOC 130%-এর বেশি হলে ক্ষমতা উল্লেখযোগ্যভাবে ক্ষয় হয়৷
বর্তমানে, অতিরিক্ত চার্জিং সমস্যা সমাধানের মোটামুটি বেশ কয়েকটি উপায় রয়েছে:
1) সুরক্ষা ভোল্টেজ বিএমএসে সেট করা হয়, সাধারণত সুরক্ষা ভোল্টেজ ওভারচার্জিংয়ের সময় পিক ভোল্টেজের চেয়ে কম হয়;
2) উপাদান পরিবর্তনের মাধ্যমে ব্যাটারির অতিরিক্ত চার্জ প্রতিরোধের উন্নতি করুন (যেমন উপাদান আবরণ);
3) ইলেক্ট্রোলাইটে অ্যান্টি-ওভারচার্জ অ্যাডিটিভ যোগ করুন, যেমন রেডক্স জোড়া;
4) ভোল্টেজ-সংবেদনশীল ঝিল্লি ব্যবহারের সাথে, যখন ব্যাটারি অতিরিক্ত চার্জ করা হয়, তখন ঝিল্লি প্রতিরোধের উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস পায়, যা একটি শান্ট হিসাবে কাজ করে;
5) OSD এবং CID ডিজাইন বর্গাকার অ্যালুমিনিয়াম শেল ব্যাটারিতে ব্যবহার করা হয়, যা বর্তমানে সাধারণ অ্যান্টি-ওভারচার্জ ডিজাইন।থলির ব্যাটারি অনুরূপ নকশা অর্জন করতে পারে না।
তথ্যসূত্র
এনার্জি স্টোরেজ ম্যাটেরিয়ালস 10 (2018) 246–267
এই সময়, আমরা লিথিয়াম কোবাল্ট অক্সাইড ব্যাটারির ভোল্টেজ এবং তাপমাত্রার পরিবর্তনগুলি উপস্থাপন করব যখন এটি অতিরিক্ত চার্জ করা হয়।নীচের ছবিটি লিথিয়াম কোবাল্ট অক্সাইড ব্যাটারির ওভারচার্জ ভোল্টেজ এবং তাপমাত্রার বক্ররেখা, এবং অনুভূমিক অক্ষটি বিচ্ছিন্নকরণের পরিমাণ।নেতিবাচক ইলেক্ট্রোড হল গ্রাফাইট, এবং ইলেক্ট্রোলাইট দ্রাবক হল EC/DMC।ব্যাটারির ক্ষমতা 1.5Ah।চার্জিং কারেন্ট হল 1.5A, এবং তাপমাত্রা হল ব্যাটারির অভ্যন্তরীণ তাপমাত্রা।
জোন I
1. ব্যাটারির ভোল্টেজ ধীরে ধীরে বৃদ্ধি পায়।লিথিয়াম কোবাল্ট অক্সাইডের ধনাত্মক ইলেক্ট্রোড 60% এরও বেশি অপসারণ করে, এবং ধাতব লিথিয়াম নেতিবাচক ইলেক্ট্রোডের দিকে ক্ষয়প্রাপ্ত হয়।
2. ব্যাটারি ফুলে যাচ্ছে, যা ইলেক্ট্রোলাইটের ইতিবাচক দিকে উচ্চ-চাপের অক্সিডেশনের কারণে হতে পারে।
3. তাপমাত্রা সামান্য বৃদ্ধির সাথে মূলত স্থিতিশীল।
জোন II
1. তাপমাত্রা ধীরে ধীরে বাড়তে শুরু করে।
2. 80~95% পরিসরে, ধনাত্মক ইলেক্ট্রোডের প্রতিবন্ধকতা বৃদ্ধি পায়, এবং ব্যাটারির অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধ ক্ষমতা বৃদ্ধি পায়, কিন্তু এটি 95% এ হ্রাস পায়।
3. ব্যাটারির ভোল্টেজ 5V ছাড়িয়ে যায় এবং সর্বোচ্চ ছুঁয়ে যায়।
জোন III
1. প্রায় 95% এ, ব্যাটারির তাপমাত্রা দ্রুত বাড়তে শুরু করে।
2. প্রায় 95% থেকে, প্রায় 100% পর্যন্ত, ব্যাটারির ভোল্টেজ সামান্য কমে যায়৷
3. যখন ব্যাটারির অভ্যন্তরীণ তাপমাত্রা প্রায় 100°C এ পৌঁছায়, তখন ব্যাটারির ভোল্টেজ তীব্রভাবে কমে যায়, যা তাপমাত্রা বৃদ্ধির কারণে ব্যাটারির অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধ ক্ষমতা হ্রাসের কারণে হতে পারে।
জোন IV
1. যখন ব্যাটারির অভ্যন্তরীণ তাপমাত্রা 135°C-এর বেশি হয়, তখন PE বিভাজক গলতে শুরু করে, ব্যাটারির অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধ দ্রুত বৃদ্ধি পায়, ভোল্টেজ উপরের সীমাতে পৌঁছে যায় (~12V), এবং কারেন্ট নিচে নেমে যায় মান
2. 10-12V এর মধ্যে, ব্যাটারির ভোল্টেজ অস্থির এবং কারেন্ট ওঠানামা করে।
3. ব্যাটারির অভ্যন্তরীণ তাপমাত্রা দ্রুত বৃদ্ধি পায়, এবং ব্যাটারি ফেটে যাওয়ার আগে তাপমাত্রা 190-220°C এ বেড়ে যায়৷
4. ব্যাটারি নষ্ট হয়ে গেছে।
টারনারি ব্যাটারির ওভারচার্জিং লিথিয়াম কোবাল্ট অক্সাইড ব্যাটারির মতোই।বাজারে বর্গাকার অ্যালুমিনিয়াম শেল সহ টারনারি ব্যাটারিগুলিকে ওভারচার্জ করার সময়, জোন III এ প্রবেশ করার সময় OSD বা CID সক্রিয় হবে এবং ব্যাটারিটিকে অতিরিক্ত চার্জ হওয়া থেকে রক্ষা করার জন্য কারেন্ট বন্ধ হয়ে যাবে৷
তথ্যসূত্র
দ্য ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল সোসাইটির জার্নাল, 148 (8) A838-A844 (2001)
পোস্টের সময়: ডিসেম্বর-০৭-২০২২