E batterie di lithium sò u sistema di batterie chì cresce più veloce in l'ultimi 20 anni è sò largamente usati in i prudutti elettronici.L'esplosione recente di telefoni mobili è laptops hè essenzialmente una splusione di bateria.Chì sò e batterie di u telefuninu è di u laptop, cumu funzionanu, perchè splodenu, è cumu per evità.
L'effetti secundari cumincianu à accade quandu a cellula di lithium hè sovraccaricata à una tensione più altu di 4.2V.A più alta hè a pressione di overcharge, u più altu u risicu.À tensioni più altu di 4.2V, quandu menu di a mità di l'atomi di lithium sò lasciati in u materiale di cathode, a cellula di almacenamentu spessu colapsa, causendu una diminuzione permanente di a capacità di a bateria.Se a carica cuntinueghja, i metalli di lithium successivi s'ammucciaranu nantu à a superficia di u materiale di u cathode, postu chì a cellula di almacenamiento di u cathode hè digià piena di atomi di lithium.Questi atomi di lithium crescenu i cristalli dendritichi da a superficia di u cathode in a direzzione di i ioni di lithium.I cristalli di lithium passanu à traversu a carta di diafragma, scurzendu l'anodu è u catodu.A volte, a bateria esplode prima chì un cortu circuitu si faci.Hè perchè durante u prucessu di overcharge, i materiali cum'è l'elettroliti crack per pruduce gasu chì face chì a carcassa di a bateria o a valvula di pressione si gonfia è scoppia, chì permette à l'ossigenu di reagisce cù l'atomi di litiu accumulati nantu à a superficia di l'elettrodu negativu è splode.
Dunque, quandu a carica di a batteria di lithium, hè necessariu di stabilisce u limitu di tensione superiore, per piglià in contu a vita di a bateria, a capacità è a sicurità.U limitu di tensione di carica ideale hè 4.2V.Ci deve ancu esse un limitu di tensione più bassu quandu e cellule di lithium scaricanu.Quandu a tensione di a cellula cade sottu à 2.4V, una parte di u materiale cumencia à scumpressà.È perchè a bateria si scaricarà da sè stessu, mette u più longu u voltage serà più bassu, per quessa, hè megliu micca scaricate 2.4V per piantà.Da 3.0V à 2.4V, e batterie di lithium liberanu solu circa 3% di a so capacità.Dunque, 3.0V hè una tensione di cut-off ideale.Quandu a carica è a scaricamentu, in più di u limitu di tensione, u limitu di corrente hè ancu necessariu.Quandu u currente hè troppu altu, i ioni di lithium ùn anu micca tempu per entra in a cellula di almacenamiento, s'acumuleranu nantu à a superficia di u materiale.
Quandu questi ioni guadagnanu l'elettroni, cristallizzanu l'atomi di lithium nantu à a superficia di u materiale, chì pò esse periculosu cum'è l'overcharge.Se u casu di a batteria si rompe, sploderà.Dunque, a prutezzione di a batteria di ioni di litiu deve almenu include u limitu superiore di a tensione di carica, u limitu più bassu di a tensione di scaricamentu è u limitu superiore di a corrente.In generale, in più di u core di a bateria di lithium, ci sarà una piastra di prutezzione, chì hè principalmente per furnisce questi trè prutezzione.Tuttavia, a piastra di prutezzione di sti trè prutezzione hè ovviamente micca abbastanza, l 'avvenimenti di splusioni batterie lithium glubale o frequenti.Per assicurà a sicurità di i sistemi di batterie, hè necessariu un analisi più attentu di a causa di l'esplosioni di batterie.
Causa di splusione:
1. Grande polarizazione interna;
2.U pezzu di polu assorbe l'acqua è reagisce cù u tamburinu di gasu elettrolitu;
3.A qualità è u funziunamentu di l'elettroliti stessu;
4.The quantità di iniezione liquidu ùn pò scuntrà i bisogni prucessu;
5. U funziunamentu di u sigellu di saldatura laser hè poviru in u prucessu di preparazione, è a fuga di l'aria hè rilevata.
6. Dust è pole-piece dust sò faciuli à causari microshort circuit prima;
7.Piattu pusitivu è negativu più grossu di a gamma di prucessu, difficiuli di scorcia;
8. Prublemu di sigillatura di l'iniezione di liquidu, u scarsu rendiment di sigillatura di bola d'acciaio porta à tamburinu di gas;
9.Shell muru di cunchiglia di materiale entrante hè troppu grossu, a deformazione di a cunchiglia affetta u grossu;
10. L'alta temperatura ambientale fora hè ancu a causa principale di l'esplosione.
U tipu di splusione
Analisi di u tipu d'esplosione I tipi di splusioni di u core di a bateria ponu esse classificate cum'è cortu circuitu esternu, cortu circuitu internu è overcharge.L'esterno quì si riferisce à l'esterno di a cellula, cumpresu u cortu circuitu causatu da u poviru disignu d'insulazione di u pacchettu di bateria interna.Quandu si faci un cortu circuitu fora di a cellula, è i cumpunenti elettronichi ùn ponu micca taglià u ciclu, a cellula generà un altu calore in l'internu, facendu chì una parte di l'elettroliti si vaporizeghja, a cunchiglia di a batteria.Quandu a temperatura interna di a bateria hè alta à 135 gradi Celsius, a carta di diafragma di bona qualità chjuderà u pirtusu fine, a reazzione elettrochimica hè terminata o quasi finita, u currente scende, è a temperatura scende ancu lentamente, evitendu cusì l'esplosione. .Ma un diafragma di carta cù una freccia di chjusura poveru, o quellu chì ùn si chjude micca in tuttu, mantene a bateria calda, vaporizeghja più elettroliti, è eventualmente scoppia a carcassa di a batteria, o ancu elevà a temperatura di a bateria finu à u puntu chì u materiale brusgia. è esplode.U cortu circuitu internu hè principalmente causatu da u burr di foglia di ramu è foglia d'aluminiu piercing u diafragma, o i cristalli dendritici di atomi di lithium piercing u diafragma.
Questi metalli minusculi, simili à l'agulla, ponu causà microcircuiti.Perchè l'agulla hè assai fina è hà un certu valore di resistenza, u currente ùn hè micca necessariu assai grande.I burrs di foglia d'aluminiu di ramu sò causati in u prucessu di produzzione.U fenomenu osservatu hè chì a batteria fuglia troppu veloce, è a maiò parte di elli ponu esse screened out by factory cells or plants assemblea.E perchè i burrs sò chjuchi, qualchì volta si brusgianu, rendendu a bateria torna à a norma.Dunque, a probabilità di splusione causata da u microcircuitu di burr ùn hè micca alta.Tale vista, pò spessu carica da l 'internu di ogni fabbrica cellula, u voltage nant'à u batterie bassu male, ma raramenti splusioni, arrivare sustegnu statistiche.Per quessa, l'esplosione causata da u cortu circuitu internu hè principalmente causata da overcharge.Perchè ci sò cristalli di metalli di litiu simili à l'agulla in ogni locu nantu à a foglia di l'elettrodu posteriore sovraccaricata, i punti di puntura sò in ogni locu, è u micro-cortu circuitu si trova in ogni locu.Per quessa, a temperatura di a cellula aumenterà gradualmente, è infine l'alta temperatura serà electrolyte gas.Sta situazione, s'ellu a temperatura hè troppu altu à fà a splusioni di combustione di materia, o a cunchiglia hè stata prima ruttu, cusì chì l'aria in u lithium metal feroce oxidation, sò a fine di l'esplosione.
Ma una tale splusione, causata da un cortu circuitu internu causatu da una carica eccessiva, ùn hè micca necessariamente à u mumentu di a carica.Hè pussibule chì i cunsumatori cessanu di carricà è caccià i so telefoni fora prima chì a bateria hè abbastanza calda per brusgià materiali è pruduce abbastanza gas per scoppia a carcassa di a batteria.U calore generatu da i numerosi cortu circuiti scalda lentamente a bateria è, dopu à qualchì tempu, splode.A descrizzione cumuna di i cunsumatori hè chì anu pigliatu u telefuninu è truvaru chì era assai caldu, poi l'hanu ghjittatu è esplusioni.Basatu nantu à i tipi di splusioni sopra, pudemu fucalizza nantu à a prevenzione di sovraccarichi, a prevenzione di cortu circuitu esternu, è migliurà a sicurità di a cellula.À mezu à elli, a prevenzione di l'overcharge è u cortu circuitu esternu appartene à a prutezzione elettronica, chì hè assai ligata à u disignu di u sistema di batterie è u pacchettu di batterie.U puntu chjave di a migliione di a sicurità di e cellule hè a prutezzione chimica è meccanica, chì hà una grande relazione cù i pruduttori di cellule.
Prublemu oculatu sicuru
A sicurità di a bateria di lithium ion ùn hè micca solu ligata à a natura di u materiale di a cellula stessu, ma ancu in a tecnulugia di preparazione è l'usu di a bateria.E batterie di u telefuninu mobile spessu splodanu, da una banda, per via di u fallimentu di u circuitu di prutezzione, ma più impurtante, l'aspettu materiale ùn hà micca funnaminalmente risoltu u prublema.
Cobalt àcitu lithium cathode materiale attivu hè un sistema assai maturu in batterie chjuchi, ma dopu à una carica piena, ci sò sempre assai di ioni di lithium à l'anodu, quandu overcharge, restendu in l'anodu di ioni di lithium sò attese per affruntà à l'anodu. , hè furmatu nantu à u dendrite cathode hè cù cobalt àcitu lithium batterie overcharge corollary, ancu in u prucessu normale di carica è scaricamentu, Ci pò ancu esse ioni di lithium eccessivu liberu à l'elettrodu negativu per furmà dendrites.L'energia specifica teorica di u materiale di cobalate di litiu hè più di 270 mah / g, ma a capacità attuale hè solu a mità di a capacità teorica per assicurà a so prestazione ciclistica.In u prucessu di usu, per una certa ragione (cum'è danni à u sistema di gestione) è a tensione di carica di a batteria hè troppu alta, a parte restante di lithium in l'elettrodu pusitivu serà eliminata, attraversu l'elettrolitu à a superficia di l'elettrodu negativu in a forma di depositu di lithium metal per furmà dendrites.Dendrites Pierce u diafragma, creendu un cortu circuitu internu.
U cumpunente principalu di l'elettrolitu hè u carbonate, chì hà un puntu di focu bassu è un puntu di ebullizione bassu.Si brusgiarà o ancu splode in certi cundizioni.Se a bateria surriscalda, portarà à l'ossidazione è a riduzzione di u carbonate in l'elettrolitu, risultatu in assai gasu è più calore.Se ùn ci hè micca una valvula di salvezza o u gasu ùn hè micca liberatu attraversu a valvula di salvezza, a pressione interna di a bateria aumenterà bruscamente è pruvucarà una splusione.
A batteria di ioni di litio di l'elettroliti di polimeru ùn hè micca funnaminalmente risolve u prublema di sicurezza, l'acidu di cobalt di lithium è l'elettroliti organici sò ancu utilizati, è l'elettroliti sò colloidali, micca fàciule di filtrazione, avarà una combustione più viulente, a combustione hè u prublema più grande di a sicurità di a bateria di polimeru.
Ci hè ancu qualchì problema cù l'usu di a bateria.Un cortu circuitu esternu o internu pò pruduce uni pochi di centu ampere di corrente eccessiva.Quandu si verifica un cortu circuitu esternu, a bateria scarica istantaneamente una grande corrente, cunsumendu una grande quantità d'energia è generendu un calore enormu nantu à a resistenza interna.U cortu circuitu internu forma un grande currente, è a temperatura aumenta, facendu chì u diafragma si fonde è l'area di u cortu circuitu si espansione, furmendu cusì un ciculu vicious.
Batteria di ioni di lithium per ottene una sola cellula 3 ~ 4.2V altu voltage di travagliu, deve piglià a descomposizione di a tensione hè più grande di 2V elettrolitu organicu, è l'usu di l'elettroliti organici in alta corrente, e cundizioni di alta temperatura seranu electrolyzed, electrolytic. gas, risultatu in cresce prissioni internu, seriu vi rumpiu à traversu la cunchiglia.
Overcharge pò precipitate lithium metallu, in u casu di rupture di cunchiglia, cuntattu direttu cù l'aria, risultatu in a combustione, à u listessu tempu l'elettroliti d'ignizione, fiamma forte, espansione rapida di gas, splusione.
Inoltre, per a bateria di ioni di lithium di u telefuninu, per via di l'usu impropriu, cum'è l'estrusione, l'impattu è l'assunzione d'acqua portanu à l'espansione di a batteria, a deformazione è a cracking, etc., chì portanu à un cortu circuitu di batteria, in u prucessu di scaricamentu o di carica causatu. per l'esplosione di calore.
Sicurezza di e batterie di lithium:
Per evità una scarica eccessiva o una carica eccessiva causata da un usu impropriu, u mecanismu di tripla prutezzione hè stallatu in una sola batteria di lithium ion.Unu hè l'usu di elementi di cambiamentu, quandu a temperatura di a bateria s'arrizza, a so resistenza risusciterà, quandu a temperatura hè troppu alta, ferma automaticamente l'alimentazione;U sicondu hè di sceglie u materiale di particione apprupriatu, quandu a temperatura s'eleva à un certu valore, i pori microni nantu à a partizione si dissolve automaticamente, perchè i ions di lithium ùn ponu micca passà, a reazione interna di a bateria ferma;U terzu hè di stallà a vàlvula di salvezza (vale à dì, u pirtusu di ventu nantu à a cima di a bateria).Quandu a pressione interna di a bateria s'arrizza à un certu valore, a valvula di salvezza si apre automaticamente per assicurà a sicurità di a bateria.
Calchì volta, ancu s'è a batteria stessa hà misure di cuntrollu di sicurità, ma per certi motivi causati da u fallimentu di cuntrollu, a mancanza di valvula di salvezza o di gas ùn hà micca tempu di liberà per mezu di a valvula di salvezza, a pressione interna di a bateria aumenterà bruscamente è causarà. una splusione.In generale, l'energia tutale almacenata in batterie di lithium-ion hè inversamente proporzionale à a so sicurità.Quandu a capacità di a bateria aumenta, u voluminu di a bateria aumenta ancu, è a so prestazione di dissipazione di u calore si deteriora, è a pussibilità di accidenti aumenterà assai.Per e batterie di lithium-ion aduprate in i telefuni mobili, u requisitu di basa hè chì a probabilità di accidenti di sicurezza deve esse menu di unu in un milione, chì hè ancu u standard minimu accettatu per u publicu.Per e batterie di lithium-ion di grande capacità, in particulare per l'automobile, hè assai impurtante per aduttà a dissipazione di calore forzata.
A selezzione di materiali elettrodi più sicuri, materiale di ossidu di manganese di lithium, in termini di struttura molekulari per assicurà chì in u statu di carica cumpleta, i ioni di litiu in l'elettrodu pusitivu sò stati cumplettamente incrustati in u pirtusu di carbone negativu, evitendu fundamentalmente a generazione di dendrite.À u listessu tempu, a struttura stabile di l'acidu di lithium manganese, cusì chì u so rendiment di ossidazione hè assai più bassu di l'acidu di lithium cobalt, a temperatura di descomposizione di l'acidu di lithium cobalt più di 100 ℃, ancu per via di un short-circuit esternu esternu (needling), esterno. cortu-circuit, overcharging, pò ancu evità cumplettamente u periculu di combustione è splusioni causati da u lithium metal precipitatu.
Inoltre, l'usu di materiale di manganate di lithium pò ancu riduce assai u costu.
Per migliurà u funziunamentu di a tecnulugia di cuntrollu di sicurezza esistenti, avemu prima di migliurà a prestazione di sicurezza di u core di a bateria di lithium ion, chì hè particularmente impurtante per e batterie di grande capacità.Sceglite un diafragma cù una bona prestazione di chiusura termica.U rolu di u diafragma hè di isolà i poli pusitivi è negativi di a bateria mentre permette u passaghju di ioni di lithium.Quandu a temperatura aumenta, a membrana hè chjusa prima di funnu, elevendu a resistenza interna à 2 000 ohms è chjude a reazzione interna.Quandu a prissioni internu o a temperatura righjunghji u standard predefinitu, a valvula a prova di esplosione si apre è cumincià à allevà a pressione per impediscenu l'accumulazione eccessiva di gas internu, a deformazione, è, eventualmente, portanu à u burst di cunchiglia.Migliurà a sensibilità di cuntrollu, selezziunate i paràmetri di cuntrollu più sensibili è aduttate u cuntrollu cumminatu di parechji paràmetri (chì hè particularmente impurtante per e batterie di grande capacità).Per un pacchettu di batteria di ioni di litio di grande capacità hè una cumpusizioni di cellule multiple in serie / parallele, cum'è a tensione di l'urdinatore notebook hè più di 10V, una grande capacità, generalmente usendu 3 à 4 serie di batterie unica pò risponde à i requisiti di tensione, è dopu 2 à 3 serie di batteria parallela, in ordine per assicurà grande capacità.
U pacchettu di batterie d'alta capacità stessu deve esse equipatu cù una funzione di prutezzione relativamente perfetta, è dui tipi di moduli di circuitu anu da esse cunsideratu: u modulu ProtecTIonBoardPCB è u modulu SmartBatteryGaugeBoard.U disignu tutale di prutezzione di a bateria include: IC di prutezzione di livellu 1 (prevenzione di a carica di bateria, overdischarge, short circuit), IC di prutezzione di livellu 2 (prevenzione di a seconda sovratensione), fusible, indicatore LED, regulazione di temperatura è altri cumpunenti.Sutta u mecanismu di prutezzione multi-livellu, ancu in u casu di caricatore di putenza anormali è laptop, a bateria di u laptop pò esse cambiatu solu à u statu di prutezzione automatica.Se a situazione ùn hè micca seriu, spessu travaglia nurmale dopu à esse tappata è sguassata senza splusione.
A tecnulugia sottostante utilizata in e batterie di lithium-ion aduprate in laptops è telefuni mobili ùn hè micca sicura, è e strutture più sicure deve esse cunsiderate.
In cunclusioni, cù u prugressu di a tecnulugia di i materiali è l'approfondimentu di a cunniscenza di e persone di e esigenze per u disignu, a fabricazione, a prova è l'usu di e batterie di lithium, u futuru di e batterie di lithium diventerà più sicuru.
Tempu di Postu: Mar-07-2022