Mivel a túltöltés a lítium-ion-cellákban termikus megfutáshoz is vezethet, számos cella tartalmaz beépített mechanizmusokat a túltöltés megakadályozására. A túltöltés jelentős gázképződéshez vezethet a cellán belül, mielőtt a cella a termikus megfutás állapotba kerülne. A prizmatikus celláknál, és különösen a vékony tokkal rendelkező celláknál vagy a puha tasakos celláknál, a cellán belüli gázképződés a cella duzzadását eredményezi, és szétfeszítheti az elektródokat, ami hatékonyan meggátolja az ionok átvitelét és megszakítja a töltést. Ez a folyamat megakadályozhatja a cellák termikus megfutását, de nem mindig hatékony. Ezzel szemben a hengeres/prizmatikus cellák merev tokozása megakadályozza az elektródok szétválását gázképződés esetén. Ezért az ilyen cellákban mechanikus töltésmegszakító eszközöket (charge interruptive device – CID) lehet alkalmazni. Aktiváláskor a CID-ek fizikailag és visszafordíthatatlanul leválasztják a cellát az áramkörről. Bár a CID-eket általában túltöltés elleni védőeszközként írják le, akkor aktiválódnak, ha a cella belső nyomása meghaladja az aktiválási határértéket. Ilyen lehet például a túltöltés, a cella túlmelegedése, jelentős lítiumlerakódás (dedritek) és az azt követő elektrolitbomlás, kismértékű belső rövidzárlat és/vagy a cella jelentős mélymerülése. A CID-eket megfelelően össze kell hangolni a cellakémiával, hogy a túltöltési körülmények elegendő gázképződést eredményezzenek a CID aktiválásához szükséges termikus megfutás bekövetkezése előtt. Ha a CID nem megfelelően hangolt a cella kémiai jellemzőivel, akkor a kis áramerősségű túltöltés vagy a nagyon nagy túláram nem aktiválhatja a CID-et elég korán ahhoz, hogy megakadályozza a cella termikus megfutását. A hagyományos CID-ek kialakításuk miatt nem feltétlenül alkalmazhatók a nagyon nagy áramerősségű cellákhoz, például az elektromos szerszámokban használt cellákhoz, mivel a hagyományos CID-kialakítás nem igazán teszi lehetővé a nagyon nagy áramok átvitelét. Ezen túlmenően a CID-ek nem feltétlenül alkalmasak sok cellából álló, párhuzamos kötésű akkumulátorcellák védelmére. A 2 vagy 3 cellás párhuzamos modulokban a CID-ek általában az elvárásoknak megfelelően működnek, de ennél több cellából álló modulok esetében nem valószínű, hogy a nagy méretű párhuzamos cellatömbben az összes CID egyszerre aktiválódik. Ehelyett a CID-aktiválás kaszkádszerűen történik, ami nagy túláramot okoz azokban a cellákban, ahol a CID-ek nem aktiválódtak. Ebben az esetben a nagy áramok megindulása inkább a termikus megfutás felé vezeti a cellákat, mielőtt a CID-ek aktiválódni tudnának.

 

A nagy áramerősségű kisütés a cellák felmelegedését okozhatja, ez egyes esetekben a belső alkatrészek, például a poliolefin szeparátor károsodásához, és ezzel a cella termikus megfutásához vezethetnek. A polimeralapú pozitív hőmérsékleti együtthatójú (PTC) eszközök, más néven termisztorok vagy „polimer kapcsolók” a kereskedelmi forgalomban kapható cellák (pl. a 18650-es cellák pozitív terminálegységeiben) vagy a kereskedelmi akkumulátorcsomagok (a prizmatikus cellákból összeszerelt akkumulátorcsomagok áramköreiben elhelyezve) gyakori biztonsági alkatrészei. Ezek az eszközök egy elektromosan vezető polimerréteget tartalmaznak, amelynek elektromos ellenállása egy bizonyos küszöbhőmérséklet felett jelentősen megemelkedik. A PTC-eszközöket úgy választják ki, hogy meghatározott áram- és hőmérsékleti körülmények között vezetőképesek maradjanak. Ha azonban a kisütési (vagy töltési) áram túl nagy lesz, a polimer membrán felmelegszik és nagy ellenállásúvá válik, jelentősen csökkentve a cellából (a cellába) érkező áramot. Amint a PTC-eszköz lehűl, ismét vezetőképessé válik. A PTC-eszközök nem feltétlenül alkalmazhatók nagy áram leadására/felvételére alkalmas cellákhoz (pl. elektromos szerszámok cellái) vagy nagyszámú párhuzamosan kapcsolt cellából álló akkumulátorcsomagokhoz.

 

 

A cellagyártási folyamat vegyszerei

 

N-metil-2-pirrolidon (NMP)

 

Az N-metil-2-pirrolidon (NMP) szerves, színtelen folyékony vegyület, amely vízzel és a legtöbb, a gyakorlat szempontjából fontos szerves oldószerrel elegyedik. Az NMP a poláris aprotikus oldószerek csoportjába tartozik. Nagymértékben használják a Li-ion-akkumulátorok gyártása során mint oldószert az elektródok előállításához, valamint a petrolkémiai és a műanyagiparban is oldószerként, kihasználva alacsony illékonyságát és különböző anyagok oldására való képességét.