Na jakość baterii litowo-jonowych składa się wiele czynników. Zacząć można na doborze samych ogniw, a skończyć na sposobie ich łączenia czy rodzaju użytego kontrolera BMS. Te czynniki powodują, że jedne baterie są bardziej podatne na uszkodzenia, a inne – mniej.

Powiązane firmy

Niebagatelna jest także jakość montażu – Battery Guru korzysta z maszynowej selekcji ogniw, które następnie montowane są w obudowie i zabezpieczone przed wpływem drgań. Połączenia elektryczne ogniw wykonywane są w standardowy dla tego typu połączeń sposób – przez zgrzewanie – z tą różnicą, że dokładnie kontrolowane są wszystkie zgrzeiny, aby zapewnić równomierne warunki przepływu prądu i zminimalizować miejsca, w których lokalnie podwyższona będzie oporność.

– Patryk Grendysa, PZL Sędziszów.

Typowe przyczyny uszkodzeń akumulatorów litowo-jonowych:

1. Niewłaściwe użycie elektryczne. 

Niewłaściwe użycie elektryczne jest najczęstszym sposobem uszkodzenia baterii litowo-jonowych. Wiąże się to z nadmiernym poborem energii elektrycznej, jak i nadmiernym dostarczaniem jej w trakcie ładowania. Zarówno przeładowanie, jak i nadmierne rozładowanie są szkodliwe.

Przeładowanie, powiedzmy powyżej napięcia około 4,2 V (zależnego od technologii wykonania ogniwa), spowoduje nadmierny prąd płynący przez ogniwo. Wynikające z tego przetężenie prowadzi do zjawiska zwanego platerowaniem. Wysokie tempo przemieszczania się jonów litu do anody węglowej nie może być uwzględnione przez warstwy interkalacyjne anody, a lit metaliczny ma tendencję do osadzania się jako powłoka litowa na powierzchni anody.

Ma to dwa szkodliwe skutki:

• Maleje liczba wolnych jonów litu, co skutkuje szybkim zmniejszaniem się pojemności elektrycznej ogniwa.
• Grubość warstwy metalicznego litu osadzającego się na elektrodach nie jest stała – lit odkłada się w przypadkowych miejscach tworząc struktury dendrytyczne, które mogą prowadzić do zwarć wewnątrz ogniwa.

Nadmierne rozładowanie/działanie podnapięciowe. Podobnie praca przy niskim poziomie napięcia również uszkadza akumulator. Wydłużona praca poniżej około 2V powoduje stopniowe niszczenie struktur elektrod.

2. Zbyt niskie napięcie / nadmierne rozładowanie

Ładowalne ogniwa litowe są narażone zarówno na zbyt niskie, jak i nadmierne napięcie. Spadek napięcia ogniwa poniżej około 2 woltów w wyniku nadmiernego rozładowania lub przechowywania przez dłuższy czas powoduje stopniowe niszczenie materiałów elektrody.

• Anody – miedziany kolektor prądu w anodzie powoli rozpuszcza się w elektrolicie, zwiększając szybkość samorozładowania. Gdy później napięcie wzrośnie powyżej 2 V, jony te mogą nie dotrzeć do kolektora prądu. Osadzają się one w postaci miedzianej powłoki metalicznej na powierzchni anody. W sposób podobny do galwanizacji w przypadku przeładowania, dendryty mogą się rozwinąć i spowodować zwarcie.
• Katody – mogą zawierać tlenek litowo-kobaltowy, tlenek litowo-manganowy i fosforan litowo-żelazowy. Przy zmianach napięcia poniżej i powyżej 2 V struktura katody stopniowo się rozpada, związki te uwalniają tlen. To znowu prowadzi do trwałej utraty pojemności.

3. Wpływ temperatury

Praca w wyższych i niższych niż pożądane temperaturach także ma negatywne skutki. Niska temperatura niezmiennie utrudnia reakcję chemiczną. Powoduje to zwiększoną rezystancję źródła i powlekanie anody metalicznym litem.

Wysoka temperatura także jest problemem. Zachodzące w niej przyspieszone działanie chemiczne wytwarza wyższe prądy, co prowadzi do przegrzania i rozpadu warstwy międzyfazowej stałego elektrolitu (SEI). Może to prowadzić do niekontrolowanego wzrostu temperatury i zniszczenia baterii.

4. Uszkodzenia mechaniczne

Innym sposobem uszkodzenia baterii jest bezpośrednie uszkodzenie fizyczne; mocne uderzanie, rzucanie, przebijanie itp. - to proste sposoby uszkodzenia baterii.

Źródło: PZL Sędziszów