اقدامات حفاظتی برای باتری های لیتیومی

پس از شارژ بیش از حد سلول باتری لیتیومی تا ولتاژ بالای 4.2 ولت، شروع به عوارض جانبی می کند. هر چه ولتاژ بیش از حد شارژ بیشتر باشد، خطر بیشتر است. هنگامی که ولتاژ یک سلول باتری لیتیومی از 4.2 ولت بیشتر می شود، کمتر از نیمی از اتم های لیتیوم در ماده الکترود مثبت باقی می مانند. در این زمان، سلول ذخیره سازی اغلب از بین می رود و باعث از دست دادن ظرفیت دائمی باتری می شود. اگر شارژ ادامه یابد، چون سلول ذخیره الکترود منفی از قبل با اتم های لیتیوم پر شده است، فلز لیتیوم بعدی روی سطح ماده الکترود منفی جمع می شود. این اتم های لیتیوم کریستال های دندریتی را از سطح الکترود منفی به سمت یون های لیتیوم رشد می دهند. این کریستال های فلزی لیتیوم از دیافراگم عبور می کنند و باعث اتصال کوتاه بین قطب مثبت و منفی می شوند. گاهی اوقات باتری قبل از وقوع یک اتصال کوتاه منفجر می شود، زیرا در طول فرآیند شارژ بیش از حد، موادی مانند الکترولیت تجزیه می شوند و گاز تولید می کنند و باعث برآمدگی و پارگی محفظه باتری یا دریچه فشار می شوند و به اکسیژن اجازه ورود و واکنش با اتم های لیتیوم انباشته شده روی باتری را می دهند. سطح الکترود منفی که منجر به انفجار می شود.
بنابراین، هنگام شارژ باتری های لیتیوم یون، لازم است یک محدودیت ولتاژ تعیین کنید تا به طور همزمان طول عمر، ظرفیت و ایمنی باتری را در نظر بگیرید. حد بهینه ولتاژ شارژ 4.2 ولت است. هنگام تخلیه باتری های لیتیومی، باید حد ولتاژ کمتری نیز وجود داشته باشد. هنگامی که ولتاژ سلول باتری زیر 2.4 ولت باشد، برخی از مواد شروع به آسیب می کنند. همچنین از آنجایی که باتری خود به خود تخلیه می شود، هر چه مدت زمان بیشتری تخلیه شود، ولتاژ کمتری خواهد داشت. بنابراین بهتر است قبل از توقف آن را با ولتاژ 2.4 ولت تخلیه نکنید. در طول دوره تخلیه از 3.{9}}V تا 2.4V، انرژی آزاد شده توسط باتری های لیتیومی تنها حدود 3 درصد از ظرفیت باتری را تشکیل می دهد. بنابراین، 3.{14}}V یک ولتاژ قطع تخلیه ایده‌آل است. در هنگام شارژ و دشارژ علاوه بر محدودیت ولتاژ، محدودیت جریان نیز ضروری است. وقتی جریان خیلی زیاد باشد، یون های لیتیوم نمی توانند به موقع وارد سلول ذخیره شوند و روی سطح ماده جمع می شوند.
پس از اینکه این یون‌های لیتیوم الکترون‌ها را به دست آوردند، کریستال‌های اتم لیتیوم را روی سطح ماده تولید می‌کنند که مانند شارژ بیش از حد، می‌تواند باعث ایجاد خطر شود. اگر محفظه باتری پاره شود، منفجر می شود. بنابراین، حفاظت از باتری های لیتیوم یون حداقل باید شامل: حد بالای ولتاژ شارژ، حد پایین ولتاژ تخلیه و حد بالای جریان باشد. به طور کلی یک پک باتری لیتیومی علاوه بر سلول های باتری لیتیومی دارای صفحه محافظ نیز خواهد بود که عمدتاً این سه محافظ را تامین می کند. با این حال، واضح است که این سه محافظ برد محافظ کافی نیست و انفجارهای جهانی باتری لیتیومی همچنان مکرر است. برای اطمینان از ایمنی سیستم باتری، لازم است تجزیه و تحلیل دقیق تری از علل انفجار باتری انجام شود.