Ang mga bateryang Lithium ay ang pinakamabilis na lumalagong sistema ng baterya sa nakalipas na 20 taon at malawakang ginagamit sa mga produktong elektroniko. Ang kamakailang pagsabog ng mga mobile phone at laptop ay mahalagang pagsabog ng baterya. Ano ang hitsura ng mga baterya ng cell phone at laptop, kung paano gumagana ang mga ito, kung bakit sila sumasabog, at kung paano maiiwasan ang mga ito.
Magsisimulang mangyari ang mga side effect kapag ang lithium cell ay na-overcharge sa boltahe na mas mataas sa 4.2V. Kung mas mataas ang overcharge pressure, mas mataas ang panganib. Sa mga boltahe na mas mataas sa 4.2V, kapag wala pang kalahati ng mga lithium atom ang naiwan sa materyal ng cathode, madalas na bumagsak ang storage cell, na nagiging sanhi ng permanenteng pagbaba sa kapasidad ng baterya. Kung magpapatuloy ang singil, ang mga susunod na lithium metal ay magtambak sa ibabaw ng materyal na cathode, dahil ang storage cell ng cathode ay puno na ng lithium atoms. Ang mga lithium atom na ito ay lumalaki ng mga dendritik na kristal mula sa ibabaw ng katod sa direksyon ng mga lithium ions. Ang mga kristal ng lithium ay dadaan sa diaphragm na papel, pinaikli ang anode at cathode. Minsan sumasabog ang baterya bago magkaroon ng short circuit. Iyon ay dahil sa panahon ng proseso ng overcharge, ang mga materyales tulad ng mga electrolyte ay pumuputok upang makagawa ng gas na nagiging sanhi ng paglaki at pagsabog ng casing ng baterya o pressure valve, na nagpapahintulot sa oxygen na tumugon sa mga lithium atom na naipon sa ibabaw ng negatibong electrode at sumasabog.
Samakatuwid, kapag nagcha-charge ng baterya ng lithium, kinakailangang itakda ang pinakamataas na limitasyon ng boltahe, upang isaalang-alang ang buhay ng baterya, kapasidad, at kaligtasan. Ang pinakamainam na limitasyon sa pagsingil ng boltahe ay 4.2V. Dapat ding may mas mababang boltahe na limitasyon kapag nag-discharge ang mga lithium cell. Kapag ang boltahe ng cell ay bumaba sa ibaba 2.4V, ang ilan sa mga materyal ay nagsisimulang masira. At dahil ang baterya ay self-discharge, ilagay ang mas mahaba ang boltahe ay magiging mas mababa, samakatuwid, ito ay pinakamahusay na hindi sa discharge 2.4V upang ihinto. Mula sa 3.0V hanggang 2.4V, ang mga baterya ng lithium ay naglalabas lamang ng halos 3% ng kanilang kapasidad. Samakatuwid, ang 3.0V ay isang perpektong discharge cut-off na boltahe. Kapag nagcha-charge at naglalabas, bilang karagdagan sa limitasyon ng boltahe, kinakailangan din ang kasalukuyang limitasyon. Kapag ang kasalukuyang ay masyadong mataas, lithium ions ay walang oras upang ipasok ang imbakan cell, ay maipon sa ibabaw ng materyal.
Habang nakakakuha ang mga ion na ito ng mga electron, nag-crystallize sila ng mga lithium atom sa ibabaw ng materyal, na maaaring kasing delikado ng sobrang pagsingil. Kung masira ang case ng baterya, sasabog ito. Samakatuwid, ang proteksyon ng baterya ng lithium ion ay dapat na hindi bababa sa isama ang itaas na limitasyon ng pagsingil ng boltahe, mas mababang limitasyon ng boltahe sa paglabas at itaas na limitasyon ng kasalukuyang. Sa pangkalahatan, bilang karagdagan sa lithium baterya core, magkakaroon ng isang proteksyon plate, na kung saan ay higit sa lahat upang magbigay ng tatlong proteksyon. Gayunpaman, ang proteksyon plate ng mga tatlong proteksyon ay malinaw naman hindi sapat, ang global lithium baterya pagsabog kaganapan o madalas. Upang matiyak ang kaligtasan ng mga sistema ng baterya, kinakailangan ang isang mas maingat na pagsusuri sa sanhi ng mga pagsabog ng baterya.
Dahilan ng pagsabog:
1. Malaking panloob na polariseysyon;
2. Ang piraso ng poste ay sumisipsip ng tubig at tumutugon sa electrolyte gas drum;
3. Ang kalidad at pagganap ng electrolyte mismo;
4. Ang dami ng likidong iniksyon ay hindi matugunan ang mga kinakailangan sa proseso;
5. Ang pagganap ng laser welding seal ay hindi maganda sa proseso ng paghahanda, at ang air leakage ay nakita.
6. Ang alikabok at pole-piece dust ay madaling maging sanhi ng microshort circuit muna;
7. Positive at negatibong plate na mas makapal kaysa sa hanay ng proseso, mahirap i-shell;
8. Problema sa pag-sealing ng likidong iniksyon, mahinang pagganap ng sealing ng bakal na bola ay humahantong sa gas drum;
9.Shell papasok na materyal shell pader ay masyadong makapal, shell pagpapapangit ay nakakaapekto sa kapal;
10. Ang mataas na ambient temperature sa labas din ang pangunahing sanhi ng pagsabog.
Ang uri ng pagsabog
Uri ng pagsabog Pagsusuri Ang mga uri ng pagsabog ng core ng baterya ay maaaring uriin bilang panlabas na short circuit, panloob na short circuit, at sobrang singil. Ang panlabas dito ay tumutukoy sa panlabas ng cell, kabilang ang maikling circuit na sanhi ng hindi magandang pagkakabukod ng disenyo ng panloob na baterya pack. Kapag ang isang maikling circuit ay nangyari sa labas ng cell, at ang mga elektronikong bahagi ay nabigo upang putulin ang loop, ang cell ay bubuo ng mataas na init sa loob, na nagiging sanhi ng bahagi ng electrolyte upang magsingaw, ang shell ng baterya. Kapag ang panloob na temperatura ng baterya ay mataas sa 135 degrees Celsius, ang diaphragm na papel na may mahusay na kalidad ay isasara ang pinong butas, ang electrochemical reaction ay tinapos o halos wawakasan, ang kasalukuyang plunges, at ang temperatura ay dahan-dahan ding bumababa, kaya maiwasan ang pagsabog . Ngunit ang isang diaphragm na papel na may mahinang bilis ng pagsasara, o isa na hindi nagsasara, ay magpapanatiling mainit sa baterya, magpapasingaw ng higit pang electrolyte, at kalaunan ay sasabog ang pambalot ng baterya, o kahit na itaas ang temperatura ng baterya sa punto kung saan nasusunog ang materyal. at sumasabog. Ang panloob na short circuit ay pangunahing sanhi ng burr ng copper foil at aluminum foil na tumutusok sa diaphragm, o ang dendritic crystals ng lithium atoms na tumutusok sa diaphragm.
Ang mga maliliit, tulad ng karayom na metal na ito ay maaaring maging sanhi ng mga microshort circuit. Dahil ang karayom ay masyadong manipis at may isang tiyak na halaga ng pagtutol, ang kasalukuyang ay hindi kinakailangang napakalaki. Ang mga burr ng copper aluminum foil ay sanhi sa proseso ng produksyon. Ang naobserbahang kababalaghan ay masyadong mabilis ang pagtagas ng baterya, at karamihan sa mga ito ay maaaring ma-screen out ng mga pabrika ng cell o mga planta ng pagpupulong. At dahil maliit ang mga burr, kung minsan ay nasusunog ang mga ito, na ginagawang bumalik sa normal ang baterya. Samakatuwid, ang posibilidad ng pagsabog na dulot ng burr micro short circuit ay hindi mataas. Ang ganitong view, madalas na singilin mula sa loob ng bawat cell factory, ang boltahe sa mababang masamang baterya, ngunit bihira pagsabog, makakuha ng statistical support. Samakatuwid, ang pagsabog na dulot ng panloob na short circuit ay pangunahing sanhi ng sobrang singil. Dahil may mga parang karayom na lithium metal na kristal sa lahat ng dako sa overcharged na rear electrode sheet, ang mga puncture point ay nasa lahat ng dako, at ang micro-short circuit ay nangyayari sa lahat ng dako. Samakatuwid, ang temperatura ng cell ay unti-unting tumaas, at sa wakas ang mataas na temperatura ay electrolyte gas. Ang sitwasyong ito, kung ang temperatura ay masyadong mataas upang gawin ang pagsabog ng pagkasunog ng materyal, o ang shell ay unang nasira, upang ang hangin sa at lithium metal na mabangis na oksihenasyon, ay ang katapusan ng pagsabog.
Ngunit ang naturang pagsabog, na dulot ng panloob na short circuit na dulot ng sobrang pagsingil, ay hindi kinakailangang mangyari sa oras ng pagsingil. Posibleng ihinto ng mga mamimili ang pag-charge at ilabas ang kanilang mga telepono bago pa uminit ang baterya upang makapagsunog ng mga materyales at makagawa ng sapat na gas upang masira ang casing ng baterya. Ang init na nalilikha ng maraming short circuit ay dahan-dahang nagpapainit sa baterya at, pagkaraan ng ilang oras, sumasabog. Ang karaniwang paglalarawan ng mga mamimili ay kinuha nila ang telepono at nakitang ito ay napakainit, pagkatapos ay itinapon ito at sumabog. Batay sa mga uri ng pagsabog sa itaas, maaari tayong tumuon sa pag-iwas sa sobrang singil, pag-iwas sa panlabas na short circuit, at pagbutihin ang kaligtasan ng cell. Kabilang sa mga ito, ang pag-iwas sa labis na singil at panlabas na maikling circuit ay kabilang sa elektronikong proteksyon, na lubos na nauugnay sa disenyo ng sistema ng baterya at pack ng baterya. Ang pangunahing punto ng pagpapabuti sa kaligtasan ng cell ay kemikal at mekanikal na proteksyon, na may magandang kaugnayan sa mga tagagawa ng cell.
Ligtas na nakatagong problema
Ang kaligtasan ng baterya ng lithium ion ay hindi lamang nauugnay sa likas na katangian ng materyal ng cell mismo, ngunit nauugnay din sa teknolohiya ng paghahanda at paggamit ng baterya. Ang mga baterya ng mobile phone ay madalas na sumasabog, sa isang banda, dahil sa pagkabigo ng circuit ng proteksyon, ngunit higit sa lahat, ang materyal na aspeto ay hindi nalutas sa panimula ang problema.
Ang aktibong materyal ng Cobalt acid lithium cathode ay isang napaka-mature na sistema sa mga maliliit na baterya, ngunit pagkatapos ng isang buong singil, mayroon pa ring maraming mga lithium ions sa anode, kapag nag-overcharge, ang natitira sa anode ng lithium ion ay inaasahang dadagsa sa anode , ay nabuo sa cathode dendrite ay gumagamit ng cobalt acid lithium baterya overcharge corollary, kahit na sa normal na singil at discharge na proseso, Maaaring mayroon ding labis na lithium ions libre sa negatibong elektrod upang bumuo ng dendrites. Ang teoretikal na tiyak na enerhiya ng lithium cobalate na materyal ay higit sa 270 mah/g, ngunit ang aktwal na kapasidad ay kalahati lamang ng teoretikal na kapasidad upang matiyak ang pagganap nito sa pagbibisikleta. Sa proseso ng paggamit, dahil sa ilang kadahilanan (tulad ng pinsala sa sistema ng pamamahala) at ang boltahe ng pag-charge ng baterya ay masyadong mataas, ang natitirang bahagi ng lithium sa positibong elektrod ay aalisin, sa pamamagitan ng electrolyte sa negatibong ibabaw ng elektrod sa ang anyo ng lithium metal deposition upang bumuo ng mga dendrite. Mga Dendrite Tusukin ang diaphragm, na lumilikha ng panloob na short circuit.
Ang pangunahing bahagi ng electrolyte ay carbonate, na may mababang flash point at mababang kumukulo. Ito ay masusunog o kahit na sumabog sa ilalim ng ilang mga kundisyon. Kung mag-overheat ang baterya, hahantong ito sa oksihenasyon at pagbabawas ng carbonate sa electrolyte, na magreresulta sa maraming gas at mas init. Kung walang safety valve o ang gas ay hindi inilabas sa pamamagitan ng safety valve, ang panloob na presyon ng baterya ay tataas nang husto at magdudulot ng pagsabog.
Polymer electrolyte lithium ion baterya ay hindi sa panimula malutas ang problema sa kaligtasan, lithium cobalt acid at organic electrolyte ay ginagamit din, at ang electrolyte ay koloidal, hindi madaling tumagas, ay magaganap ng mas marahas na combustion, combustion ay ang pinakamalaking problema ng polymer baterya kaligtasan.
Mayroon ding ilang mga problema sa paggamit ng baterya. Ang isang panlabas o panloob na maikling circuit ay maaaring makagawa ng ilang daang amperes ng labis na kasalukuyang. Kapag naganap ang isang panlabas na short circuit, ang baterya ay agad na naglalabas ng isang malaking agos, na kumukonsumo ng isang malaking halaga ng enerhiya at bumubuo ng malaking init sa panloob na resistensya. Ang panloob na short circuit ay bumubuo ng isang malaking kasalukuyang, at ang temperatura ay tumataas, na nagiging sanhi ng diaphragm upang matunaw at ang short circuit area upang lumawak, kaya bumubuo ng isang mabisyo cycle.
Lithium ion baterya upang makamit ang isang solong cell 3 ~ 4.2V mataas na nagtatrabaho boltahe, dapat tumagal ang agnas ng boltahe ay mas malaki kaysa sa 2V organic electrolyte, at ang paggamit ng organic electrolyte sa mataas na kasalukuyang, mataas na temperatura kondisyon ay electrolyzed, electrolytic gas, na nagreresulta sa mas mataas na panloob na presyon, malubhang ay masira sa pamamagitan ng shell.
Ang sobrang singil ay maaaring umusbong ng lithium metal, sa kaso ng shell rupture, direktang kontak sa hangin, na nagreresulta sa pagkasunog, sa parehong oras ng pag-aapoy ng electrolyte, malakas na apoy, mabilis na pagpapalawak ng gas, pagsabog.
Bilang karagdagan, para sa baterya ng lithium ion ng mobile phone, dahil sa hindi tamang paggamit, tulad ng extrusion, epekto at paggamit ng tubig ay humantong sa pagpapalawak ng baterya, pagpapapangit at pag-crack, atbp., na hahantong sa short circuit ng baterya, sa proseso ng paglabas o pag-charge na dulot sa pamamagitan ng pagsabog ng init.
Kaligtasan ng mga baterya ng lithium:
Upang maiwasan ang overdischarge o overcharge na dulot ng hindi wastong paggamit, ang triple protection mechanism ay nakatakda sa solong lithium ion na baterya. Ang isa ay ang paggamit ng mga switching elements, kapag tumaas ang temperatura ng baterya, tataas ang resistensya nito, kapag masyadong mataas ang temperatura, awtomatikong hihinto ang power supply; Ang pangalawa ay upang piliin ang naaangkop na materyal ng partisyon, kapag ang temperatura ay tumaas sa isang tiyak na halaga, ang mga micron pores sa partisyon ay awtomatikong matunaw, upang ang mga lithium ions ay hindi makapasa, ang panloob na reaksyon ng baterya ay humihinto; Ang pangatlo ay i-set up ang safety valve (iyon ay, ang butas ng vent sa tuktok ng baterya). Kapag ang panloob na presyon ng baterya ay tumaas sa isang tiyak na halaga, ang balbula ng kaligtasan ay awtomatikong magbubukas upang matiyak ang kaligtasan ng baterya.
Minsan, kahit na ang baterya mismo ay may mga hakbang sa pagkontrol sa kaligtasan, ngunit dahil sa ilang mga kadahilanan na sanhi ng pagkabigo sa kontrol, ang kakulangan ng balbula ng kaligtasan o gas ay walang oras upang palabasin sa pamamagitan ng balbula ng kaligtasan, ang panloob na presyon ng baterya ay tataas nang husto at magiging sanhi isang pagsabog. Sa pangkalahatan, ang kabuuang enerhiya na nakaimbak sa mga baterya ng lithium-ion ay inversely proportional sa kanilang kaligtasan. Habang tumataas ang kapasidad ng baterya, tumataas din ang volume ng baterya, at lumalala ang pagganap ng pagwawaldas ng init nito, at tataas nang husto ang posibilidad ng mga aksidente. Para sa mga baterya ng lithium-ion na ginagamit sa mga mobile phone, ang pangunahing kinakailangan ay ang posibilidad ng mga aksidente sa kaligtasan ay dapat na mas mababa sa isa sa isang milyon, na siyang pinakamababang pamantayan na katanggap-tanggap sa publiko. Para sa malalaking kapasidad na mga baterya ng lithium-ion, lalo na para sa mga sasakyan, napakahalagang gamitin ang sapilitang pag-alis ng init.
Ang pagpili ng mas ligtas na mga materyales sa elektrod, lithium manganese oxide na materyal, sa mga tuntunin ng molekular na istraktura upang matiyak na sa buong estado ng singil, ang mga lithium ions sa positibong elektrod ay ganap na naka-embed sa negatibong butas ng carbon, sa panimula ay maiwasan ang pagbuo ng mga dendrite. Kasabay nito, ang matatag na istraktura ng lithium manganese acid, upang ang pagganap ng oksihenasyon nito ay mas mababa kaysa sa lithium cobalt acid, temperatura ng agnas ng lithium cobalt acid higit sa 100 ℃, kahit na dahil sa panlabas na panlabas na short-circuit (needling), panlabas. short-circuit, overcharging, maaari ring ganap na maiwasan ang panganib ng pagkasunog at pagsabog na dulot ng precipitated lithium metal.
Bilang karagdagan, ang paggamit ng lithium manganate na materyal ay maaari ring lubos na mabawasan ang gastos.
Upang mapabuti ang pagganap ng umiiral na teknolohiya sa pagkontrol sa kaligtasan, kailangan muna nating pagbutihin ang pagganap ng kaligtasan ng core ng baterya ng lithium ion, na partikular na mahalaga para sa malalaking kapasidad ng mga baterya. Pumili ng diaphragm na may mahusay na pagganap ng pagsasara ng thermal. Ang papel ng diaphragm ay upang ihiwalay ang mga positibo at negatibong pole ng baterya habang pinapayagan ang pagpasa ng mga lithium ions. Kapag tumaas ang temperatura, ang lamad ay sarado bago ito matunaw, na nagpapataas ng panloob na pagtutol sa 2,000 ohms at pinapatay ang panloob na reaksyon. Kapag ang panloob na presyon o temperatura ay umabot sa preset na pamantayan, ang explosion-proof na balbula ay magbubukas at magsisimulang mapawi ang presyon upang maiwasan ang labis na akumulasyon ng panloob na gas, pagpapapangit, at kalaunan ay humantong sa pagsabog ng shell. Pahusayin ang control sensitivity, pumili ng mas sensitibong mga parameter ng kontrol at gamitin ang pinagsamang kontrol ng maraming parameter (na partikular na mahalaga para sa malalaking kapasidad ng mga baterya). Para sa malaking kapasidad ng lithium ion na baterya pack ay isang serye/parallel na komposisyon ng maramihang cell, tulad ng boltahe ng notebook ng computer ay higit sa 10V, malaking kapasidad, sa pangkalahatan gamit ang 3 hanggang 4 na solong serye ng baterya ay maaaring matugunan ang mga kinakailangan sa boltahe, at pagkatapos ay 2 hanggang 3 serye ng baterya pack parallel, upang matiyak ang malaking kapasidad.
Ang high-capacity na battery pack mismo ay dapat na nilagyan ng medyo perpektong function ng proteksyon, at dapat ding isaalang-alang ang dalawang uri ng circuit board modules: ProtecTIonBoardPCB module at SmartBatteryGaugeBoard module. Ang buong disenyo ng proteksyon ng baterya ay kinabibilangan ng: level 1 protection IC (iwasan ang overcharge ng baterya, overdischarge, short circuit), level 2 protection IC (iwasan ang pangalawang overvoltage), fuse, LED indicator, regulasyon ng temperatura at iba pang mga bahagi. Sa ilalim ng multi-level na mekanismo ng proteksyon, kahit na sa kaso ng abnormal na power charger at laptop, ang baterya ng laptop ay maaari lamang ilipat sa awtomatikong estado ng proteksyon. Kung hindi seryoso ang sitwasyon, madalas itong gumagana nang normal pagkatapos maisaksak at maalis nang walang pagsabog.
Ang pinagbabatayan na teknolohiyang ginagamit sa mga baterya ng lithium-ion na ginagamit sa mga laptop at mobile phone ay hindi ligtas, at kailangang isaalang-alang ang mga mas ligtas na istruktura.
Bilang konklusyon, sa pag-unlad ng materyal na teknolohiya at pagpapalalim ng pang-unawa ng mga tao sa mga kinakailangan para sa disenyo, paggawa, pagsubok at paggamit ng mga baterya ng lithium ion, magiging mas ligtas ang kinabukasan ng mga baterya ng lithium ion.
Oras ng post: Mar-07-2022