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リチウムイオン電池のメンテナンス方法

May 28 , 2019

リチウム電池は、 4.2V を超える電圧まで過充電されると副作用が発生し始めます。過充電電圧が高いほど、リスクが高くなります。リチウム電池の電圧が 4.2V を超えると、正極材料に残存するリチウム原子の量は半分以下になります。このとき、蓄電池が破損することが多く、バッテリー容量が恒久的に低下します。充電を続けると、負極のセル内にはすでにリチウム原子が充填されているため、後続のリチウム金属が負極材料の表面に蓄積します。このリチウム原子は、負極の表面からリチウムイオンの方向に向かって樹枝状に成長します。これらのリチウム金属結晶はセパレータ紙を通過し、正極と負極を短絡させます。場合によっては、ショートが発生する前にバッテリーが爆発することがあります。これは、過充電プロセス中に電解質やその他の材料が割れてガスが発生し、電池ケースや圧力弁が膨れて破裂し、酸素が侵入して負極の表面に堆積したリチウム原子と反応するためです。その後爆発した。したがって、リチウム電池を充電するときは、電池の寿命、容量、安全性を考慮して電圧の上限を設定する必要があります。最適な充電電圧は 4.2V に制限されています。

リチウム電池には、放電時の電圧の下限も設定する必要があります。セル電圧が 2.4V より低くなると、一部の材料が破壊され始めます。バッテリーは自己放電するため、長期間にわたって電圧が低下します。したがって、停止するまでは 2.4V にしないほうがよいでしょう。リチウムはエネルギー期間中に 3.0V から 2.4V まで放電され、バッテリー容量の約 3% しか放出されません。したがって、3.0V が理想的な放電終止電圧となります。

充放電時には電圧制限に加えて電流制限も必要です。電流が大きすぎると、リチウムイオンがセルに入ることができず、材料の表面に蓄積します。このリチウムイオンが電子を得る際、材料表面にリチウム原子の結晶が生成され、過充電となり危険です。電池ケースが破損すると爆発する恐れがあります。したがって、リチウムイオン電池の保護には、充電電圧の上限、放電電圧の下限、電流の上限の少なくとも3つの要素が含まれている必要があります。一般的なリチウム電池パックには、リチウム電池コアに加えて、主にこれら 3 つの保護を提供する保護基板があります。しかし、保護基板のこれら 3 つの保護は明らかに十分ではなく、世界的なリチウム電池の爆発は依然として頻繁に発生しています。バッテリーシステムの安全性を確保するには、バッテリー爆発の原因をより注意深く分析する必要があります。