Zaščitni ukrepi za litij-ionsko baterijo

Ko je celica litijeve baterije prenapolnjena na napetost, višjo od 4,2 V, se bodo začeli pojavljati neželeni učinki. Višja kot je napetost preobremenitve, večje je tveganje. Ko je napetost celice litijeve baterije višja od 4,2 V, ostane manj kot polovica litijevih atomov v materialu katode. V tem času se pomnilniška celica pogosto zruši, kar povzroči trajno zmanjšanje zmogljivosti baterije. Če se polnjenje nadaljuje, ker je bila shranjevalna celica negativne elektrode napolnjena z atomi litija, se bo kasnejša kovina litija nabrala na površini materiala negativne elektrode. Ti atomi litija bodo zrasli dendritične kristale od negativne površine v smeri litijevih ionov. Ti kovinski kristali litija bodo šli skozi papir diafragme in povzročili kratek stik pozitivnih in negativnih elektrod. Včasih baterija eksplodira, preden pride do kratkega stika. To je zato, ker bodo med postopkom prekomernega polnjenja elektrolit in drugi materiali razpokani, da nastane plin, zaradi česar se ohišje baterije ali tlačni ventil izboči in poči, kar omogoči vstop kisiku in reakcijo z atomi litija, nakopičenimi na negativni površini, in nato eksplodira. Zato je treba pri polnjenju litijeve baterije nastaviti zgornjo mejo napetosti, ki upošteva življenjsko dobo baterije, zmogljivost in varnost. Optimalna zgornja meja polnilne napetosti je 4,2 V. Obstajati mora tudi nižja meja napetosti, ko je celica litijeve baterije izpraznjena. Ko je napetost celice nižja od 2,4 V, se bodo nekateri materiali začeli poškodovati. Ker se bo baterija sama izpraznila, dlje ko bo prazna, nižja bo napetost. Zato je najbolje, da se med praznjenjem ne ustavite pri 2,4 V. V obdobju od 3.0V do 2,4 V energija, ki jo sprosti litijeva baterija, predstavlja le približno 3 odstotke kapacitete baterije. Zato je 3.0V idealna mejna napetost praznjenja.

Med polnjenjem in praznjenjem je poleg omejitve napetosti potrebna tudi omejitev toka. Ko je tok prevelik, litijevi ioni nimajo časa vstopiti v celico za shranjevanje in se bodo zbrali na površini materiala. Ko ti litijevi ioni pridobijo elektrone, bodo litijevi atomi kristalizirali na površini materiala, kar je enako kot prenapolnjenost, ki bo povzročila nevarnost. Če se ohišje baterije zlomi, bo eksplodirala.

Zato mora zaščita litij-ionskih baterij vključevati vsaj tri postavke: zgornjo mejo polnilne napetosti, spodnjo mejo praznjenja in zgornjo mejo toka. Na splošno bo v paketu litijevih baterij, razen celice litijevih baterij, zaščitna plošča, ki zagotavlja predvsem te tri zaščite. Te tri zaščite zaščitne plošče pa so očitno premalo. Eksplozije litijevih baterij so po vsem svetu še vedno pogoste. Za zagotovitev varnosti akumulatorskega sistema je treba natančneje analizirati vzrok eksplozije akumulatorja.