אמצעי הגנה לסוללות ליתיום

לאחר טעינת יתר של תא סוללת הליתיום למתח מעל 4.2V, יתחילו להיות לו תופעות לוואי. ככל שמתח טעינת היתר גבוה יותר, כך הסכנה גבוהה יותר. כאשר המתח של תא סוללת ליתיום עולה על 4.2V, פחות ממחצית אטומי הליתיום נשארים בחומר האלקטרודה החיובית. בשלב זה, תא האחסון קורס לעתים קרובות, מה שגורם לאובדן קיבולת קבוע בסוללה. אם הטעינה נמשכת, מכיוון שתא האחסון של האלקטרודה השלילית כבר מלא באטומי ליתיום, מתכת ליתיום לאחר מכן תצטבר על פני חומר האלקטרודה השלילית. אטומי ליתיום אלו יצמחו גבישים דנדריטים ממשטח האלקטרודה השלילי לכיוון יוני הליתיום. גבישי מתכת ליתיום אלו יעברו דרך הסרעפת, ויגרמו לקצר חשמלי בין הקטבים החיובי והשלילי. לפעמים הסוללה מתפוצצת לפני שמתרחש קצר חשמלי, מכיוון שבמהלך תהליך טעינת יתר, חומרים כמו אלקטרוליט יתפרקו כדי לייצר גז, מה שיגרום לבליטות ולקרע של מעטפת הסוללה או שסתום הלחץ, מה שמאפשר לחמצן להיכנס ולהגיב עם אטומי ליתיום המצטברים על גבי הסוללה. משטח אלקטרודה שלילי, המוביל לפיצוץ.
לכן, בעת טעינת סוללות ליתיום-יון, יש צורך להגדיר מגבלת מתח על מנת להתחשב בו-זמנית באורך החיים, בקיבולת ובבטיחות של הסוללה. מגבלת מתח הטעינה האופטימלית היא 4.2V. בעת פריקת סוללות ליתיום, צריכה להיות גם מגבלת מתח נמוכה יותר. כאשר המתח של תא הסוללה נמוך מ-2.4V, חלק מהחומרים יתחילו להינזק. כמו כן, מכיוון שהסוללה תתפרק מעצמה, ככל שהיא תתרוקן זמן רב יותר, כך המתח יהיה נמוך יותר. לכן, עדיף לא לפרוק אותו ב-2.4V לפני שהוא מפסיק. במהלך תקופת הפריקה מ-3.0V ל-2.4V, האנרגיה שמשחררת סוללות ליתיום מהווה רק כ-3 אחוזים מקיבולת הסוללה. לכן, 3.0V הוא מתח ניתוק פריקה אידיאלי. במהלך הטעינה והפריקה, בנוסף להגבלת המתח, יש צורך גם בהגבלת זרם. כאשר הזרם גבוה מדי, יוני ליתיום אינם יכולים להיכנס בזמן לתא האחסון ויתאספו על פני החומר.
לאחר שיוני הליתיום הללו ירכשו אלקטרונים, הם ייצרו גבישי אטומי ליתיום על פני החומר, אשר, כמו טעינת יתר, עלולים לגרום לסכנה. אם מעטפת הסוללה תקרע, היא תתפוצץ. לכן, ההגנה על סוללות ליתיום-יון צריכה לכלול לפחות: הגבול העליון של מתח הטעינה, הגבול התחתון של מתח הפריקה והגבול העליון של הזרם. באופן כללי, חבילת סוללות ליתיום, בנוסף לתאי סוללת הליתיום, תהיה בעלת לוחית הגנה, המספקת בעיקר את שלוש ההגנות הללו. עם זאת, שלוש ההגנות הללו של לוח המגן, כמובן, אינן מספיקות, והתפוצצויות סוללות ליתיום עולמיות עדיין תכופות. כדי להבטיח את בטיחות מערכת הסוללה, יש צורך לבצע ניתוח מפורט יותר של הגורמים לפיצוצים בסוללה.