Lithium Batterien sinn de séierst wuessende Batteriesystem an de leschten 20 Joer a gi wäit an elektronesche Produkter benotzt. Déi rezent Explosioun vun Handyen a Laptops ass am Fong eng Batterie Explosioun. Wéi Handy- a Laptopbatterien ausgesinn, wéi se funktionnéieren, firwat se explodéieren a wéi se se vermeiden.
Side Effekter fänken un wann d'Lithiumzell op eng Spannung méi héich wéi 4,2V iwwerlaascht gëtt. Wat méi héich ass den Iwwerladungsdrock, dest méi héich ass de Risiko. Bei Spannungen méi héich wéi 4,2V, wa manner wéi d'Halschent vun de Lithiumatome am Kathodematerial bleiwen, fällt d'Späicherzelle dacks zesummen, wat e permanente Réckgang vun der Batteriekapazitéit verursaacht. Wann d'Laascht weidergeet, wäerte spéider Lithiummetaller op der Uewerfläch vum Kathodematerial opstapelen, well d'Kathodespäicherzelle scho voll mat Lithiumatome ass. Dës Lithiumatome wuessen dendritesch Kristalle vun der Kathodeoberfläche a Richtung vun de Lithiumionen. D'Lithium Kristalle wäerten duerch d'Membranpabeier passéieren, d'Anode an d'Kathode verkierzen. Heiansdo explodéiert d'Batterie ier e Kuerzschluss geschitt. Dat ass well während dem Iwwerlaaschtungsprozess Materialien wéi Elektrolyte knacken fir Gas ze produzéieren, wat d'Batteriegehäuse oder den Drockventil verursaacht fir ze schwellen an ze platzen, wat Sauerstoff erlaabt mat Lithiumatomen ze reagéieren, déi op der Uewerfläch vun der negativer Elektrode accumuléiert sinn an explodéieren.
Dofir, wann Lithium Batterie Opluedstatiounen, ass et néideg der Spannung ieweschte Limite ze setzen, fir d'Batterie Liewen, Kapazitéit, a Sécherheet Rechnung ze huelen. Déi ideal Ladespannungsgrenz ass 4,2V. Et sollt och eng méi niddereg Spannungslimit sinn wann d'Lithiumzellen entlaaschten. Wann d'Zellspannung ënner 2,4V fällt, fänkt e puer vum Material un ze briechen. A well d'Batterie sech selwer entlaascht, wat méi laang d'Spannung méi niddereg ass, dofir ass et am beschten net 2,4V ze entlaaschten fir ze stoppen. Vun 3.0V bis 2.4V befreien Lithiumbatterien nëmmen ongeféier 3% vun hirer Kapazitéit. Dofir ass 3.0V eng ideal Auslaafschneidspannung. Beim Oplueden an Entladung ass nieft der Spannungslimit och d'Stroumlimit néideg. Wann de Stroum ze héich ass, hunn Lithiumionen keng Zäit fir d'Späicherzelle anzeginn, wäerten op der Uewerfläch vum Material accumuléieren.
Wéi dës Ionen Elektronen gewannen, kristalliséieren se Lithiumatome op der Uewerfläch vum Material, wat esou geféierlech ka sinn wéi Iwwerbelaaschtung. Wann de Batteriefall brécht, explodéiert et. Dofir soll de Schutz vun der Lithium-Ion Batterie op d'mannst déi iewescht Limit vun der Ladespannung, der ënneschter Limit vun der Entladungsspannung an der ieweschter Limit vum Stroum enthalen. Am Allgemengen, nieft dem Lithium Batterie Kär gëtt et eng Schutzplack, déi haaptsächlech fir dës dräi Schutz ass. Wéi och ëmmer, de Schutzplack vun dësen dräi Schutz ass selbstverständlech net genuch, déi global Lithium Batterie Explosioun Eventer oder heefeg. Fir d'Sécherheet vun de Batteriesystemer ze garantéieren, ass eng méi virsiichteg Analyse vun der Ursaach vun der Batterieexplosioun néideg.
Ursaach vun der Explosioun:
1. Grouss intern Polariséierung;
2.De Polstéck absorbéiert Waasser a reagéiert mat der Elektrolytgastrommel;
3.D'Qualitéit an d'Leeschtung vum Elektrolyt selwer;
4.The Quantitéit vun Flëssegket Sprëtz kann net de Prozess Ufuerderunge treffen;
5. D'Laser-Schweißdichtleistung ass schlecht am Virbereedungsprozess, an d'Loftleckage gëtt festgestallt.
6. Stëbs an Pole-Stéck Stëbs sinn einfach microshort Circuit éischt verursaache;
7.Positiv an negativ Plack méi déck wéi d'Prozessbereich, schwéier ze schielen;
8. Dichtungsproblem vu flëssege Injektioun, schlecht Dichtungsleeschtung vu Stahlkugel féiert zu Gastrommel;
9.Shell erakommen Material Shell Mauer ass ze déck, Shell Deformatioun beaflosst d'Dicke;
10. Déi héich Ëmfeldtemperatur dobaussen ass och d'Haaptursaach vun der Explosioun.
Der Explosioun Typ
Explosioun Typ Analyse D'Zorte vun Batterie Kär Explosioun kann als externen kuerz Circuit, intern kuerz Circuit, an overcharge klasséiert ginn. D'extern hei bezitt sech op d'Extern vun der Zell, dorënner de Kuerzschluss verursaacht duerch de schlechten Isolatiounsdesign vum internen Batterie Pack. Wann e Kuerzschluss ausserhalb vun der Zell geschitt, an d'elektronesch Komponenten versoen d'Schleifen ofzeschneiden, generéiert d'Zelle eng héich Hëtzt dobannen, wouduerch en Deel vum Elektrolyt verdampft, d'Batterieschuel. Wann d'intern Temperatur vun der Batterie op 135 Grad Celsius héich ass, wäert d'Membranpabeier vu gudder Qualitéit de feine Lach zoumaachen, d'elektrochemesch Reaktioun gëtt ofgeschloss oder bal ofgeschloss, de Stroum fällt, an d'Temperatur fällt och lues a vermeit domat d'Explosioun . Awer e Membranpapier mat engem schlechten Ofschlossquote, oder een deen guer net zou ass, wäert d'Batterie waarm halen, méi Elektrolyt verdampen, a schliisslech d'Batteriegehäuse platzen, oder souguer d'Batterietemperatur op de Punkt erhéijen wou d'Material verbrennt an explodéiert. Den internen Kuerzschluss gëtt haaptsächlech verursaacht duerch de Burr vu Kupferfolie an Aluminiumfolie, déi d'Membran duerchbriechen, oder d'dendritesch Kristalle vu Lithiumatomen, déi d'Membran duerchbriechen.
Dës kleng, Nadel-ähnlech Metaller kënnen Mikroshortkreesser verursaachen. Well d'Nadel ganz dënn ass an e gewësse Resistenzwäert huet, ass de Stroum net onbedéngt ganz grouss. D'Burrs vu Kupfer Aluminiumfolie ginn am Produktiounsprozess verursaacht. De observéierte Phänomen ass datt d'Batterie ze séier leeft, an déi meescht vun hinnen kënnen duerch Zellfabriken oder Versammlungsanlagen gescannt ginn. A well d'Burrë kleng sinn, brennen se heiansdo of, sou datt d'Batterie erëm normal ass. Dofir ass d'Wahrscheinlechkeet vun enger Explosioun verursaacht duerch Burr Mikro Kuerzschluss net héich. Sou eng Vue, kann oft vun der bannenzeg vun all Zell Fabréck charge, d'Spannung op der niddereg schlecht Batterie, mä selten Explosioun, kréien statistesch Ënnerstëtzung. Dofir ass d'Explosioun verursaacht duerch intern Kuerzschluss haaptsächlech duerch Iwwerladung verursaacht. Well et nadel-ähnlech Lithium-Metallkristaller iwwerall op der iwwerlaaschtter hënneschter Elektrodenplack sinn, sinn d'Punkturpunkten iwwerall, a Mikro-Kuerzschluss geschitt iwwerall. Dofir wäert d'Zelltemperatur graduell eropgoen, a schliisslech wäert d'Héichtemperatur Gas Elektrolytgas. Dës Situatioun, egal ob d'Temperatur ze héich ass fir d'Materialverbrennungsexplosioun ze maachen oder d'Schuel fir d'éischt gebrach ass, sou datt d'Loft an d'Lithium-Metall häerzlech Oxidatioun d'Enn vun der Explosioun sinn.
Awer sou eng Explosioun, déi duerch eng intern Kuerzschluss verursaacht gëtt, déi duerch Iwwerladung verursaacht gëtt, geschitt net onbedéngt zur Zäit vum Opluedstatioun. Et ass méiglech datt d'Konsumenten ophalen ze laden an hir Telefonen eraushuelen ier d'Batterie waarm genuch ass fir Material ze verbrennen a genuch Gas ze produzéieren fir d'Batteriegehäuse ze platzen. D'Hëtzt, déi duerch déi vill Kuerzschluss generéiert gëtt, waarmt d'Batterie lues a lues a explodéiert no enger Zäit. D'gemeinsame Beschreiwung vun de Konsumenten ass datt se den Telefon opgeholl hunn a fonnt hunn datt et ganz waarm war, duerno ewechgehäit an explodéiert. Baséierend op déi uewe genannte Explosiounsarten, kënne mir eis op d'Vermeidung vun der Iwwerlaaschtung konzentréieren, d'Préventioun vun externen Kuerzschluss a verbesseren d'Sécherheet vun der Zell. Ënnert hinne gehéiert d'Préventioun vun Iwwerlaaschtung an externe Kuerzschluss zum elektronesche Schutz, wat staark mam Design vum Batteriesystem a Batteriepack verbonnen ass. De Schlësselpunkt vun der Verbesserung vun der Zellsécherheet ass de chemeschen a mechanesche Schutz, deen eng super Bezéiung mat Zellhersteller huet.
Sécher verstoppt Problemer
D'Sécherheet vun der Lithium-Ionbatterie ass net nëmme mat der Natur vum Zellmaterial selwer verbonnen, awer och mat der Virbereedungstechnologie an der Notzung vun der Batterie. Handy Batterien explodéieren dacks, engersäits, wéinst dem Echec vum Schutzschaltung, awer méi wichteg, de materiellen Aspekt huet de Problem net grondsätzlech geléist.
Kobaltsäure Lithium-Kathode-aktivt Material ass e ganz reife System a klenge Batterien, awer no enger voller Ladung sinn et nach ëmmer vill Lithium-Ionen op der Anode, wann iwwerlaascht, bleiwen an der Anode vu Lithium-Ion an der Anode flocken. , ass op der cathode geformt Dendrite benotzt Kobalt sauerem Lithium Batterie Iwwerladung corollary, och am normalen charge an Offlossquantitéit Prozess, Et kann och iwwerschësseg Lithium Ionen fräi zu der negativ Elektroden Dendrites ze Form. Déi theoretesch spezifesch Energie vu Lithiumkobalatmaterial ass méi wéi 270 mah / g, awer déi tatsächlech Kapazitéit ass nëmmen d'Halschent vun der theoretescher Kapazitéit fir seng Vëlo-Leeschtung ze garantéieren. Am Prozess vun der Benotzung, aus irgendege Grënn (wéi Schied un de Gestiounssystem) an d'Batterie Opluedspannung ze héich ass, gëtt de reschtlechen Deel vu Lithium an der positiver Elektrode geläscht, duerch den Elektrolyt op d'negativ Elektroden Uewerfläch an d'Form vu Lithiummetallablagerung fir Dendriten ze bilden. Dendrites Pierce d'Diaphragma, schaaft eng intern Kuerzschluss.
Den Haaptkomponent vum Elektrolyt ass Karbonat, deen e nidderegen Blitzpunkt an e nidderegen Kachpunkt huet. Et wäert ënner bestëmmte Konditiounen verbrennen oder souguer explodéieren. Wann d'Batterie iwwerhëtzt, féiert et zu der Oxidatioun an der Reduktioun vum Karbonat am Elektrolyt, wat zu vill Gas a méi Hëtzt resultéiert. Wann et kee Sécherheetsventil ass oder de Gas net duerch d'Sécherheetsventil verëffentlecht gëtt, wäert den internen Drock vun der Batterie staark eropgoen an eng Explosioun verursaachen.
Polymer Elektrolyt Lithium Ion Batterie léist net grondsätzlech de Sécherheetsproblem, Lithium Kobaltsäure an organesch Elektrolyt ginn och benotzt, an den Elektrolyt ass kolloidal, net einfach ze lecken, wäert méi gewalteg Verbrennung optrieden, Verbrennung ass de gréisste Problem vun der Polymer Batterie Sécherheet.
Et ginn och e puer Problemer mat der Benotzung vun der Batterie. Eng extern oder intern Kuerzschluss kann e puer honnert Ampere vu exzessive Stroum produzéieren. Wann eng extern Kuerzschluss geschitt, entléisst d'Batterie direkt e grousse Stroum, verbraucht eng grouss Quantitéit un Energie a generéiert enorm Hëtzt op der interner Resistenz. Déi intern Kuerzschluss bilden e grousse Stroum, an d'Temperatur klëmmt, wouduerch d'Membran schmëlzt an de Kuerzschlussgebitt erweidert, an domat e béise Zyklus bilden.
Lithium Ion Batterie fir eng eenzeg Zell 3 ~ 4.2V héich schaffen Volt ze erreechen, muss d'Zersetzung vun der Volt huelen ass méi grouss wéi 2V organesch electrolyte, an d'Benotzung vun organesch electrolyte an héich aktuell, héich Temperatur Konditiounen wäert electrolyzed, electrolytic Gas, wat zu verstäerkten internen Drock resultéiert, eescht wäert duerch d'Schuel duerchbriechen.
Iwwerladung kann Lithium-Metall ausfällen, am Fall vu Réibau, direkten Kontakt mat der Loft, wat zu Verbrennung resultéiert, gläichzäiteg Zünd Elektrolyt, staark Flam, séier Expansioun vu Gas, Explosioun.
Zousätzlech, fir Handy Lithium-Ion Batterie, wéinst falscher Notzung, wéi extrusion, Impakt a Waasser ofgeroden féiert zu Batterie Expansioun, Deformatioun an Rëss, etc. duerch Hëtztexplosioun.
Sécherheet vu Lithium Batterien:
Fir Iwwerentladung oder Iwwerlaaschtung verursaacht duerch falsch Notzung ze vermeiden, ass Triple Schutzmechanismus an enger eenzeger Lithium-Ionbatterie gesat. Een ass d'Benotzung vu Schaltelementer, wann d'Temperatur vun der Batterie eropgeet, wäert seng Resistenz eropgoen, wann d'Temperatur ze héich ass, wäert d'Energieversuergung automatesch stoppen; Déi zweet ass de passenden Partiturmaterial ze wielen, wann d'Temperatur op e gewëssene Wäert eropgeet, ginn d'Mikronporen op der Partition automatesch opléisen, sou datt d'Lithium-Ionen net passéiere kënnen, d'Batterie intern Reaktioun stoppt; Déi drëtt ass d'Sécherheetsventil opzestellen (dat ass d'Lëftungsloch op der Spëtzt vun der Batterie). Wann den internen Drock vun der Batterie op e bestëmmte Wäert eropgeet, gëtt de Sécherheetsventil automatesch op fir d'Sécherheet vun der Batterie ze garantéieren.
Heiansdo, obwuel d'Batterie selwer Sécherheetskontrollmoossnamen huet, awer aus e puer Grënn verursaacht duerch de Kontrollfehler, de Mangel u Sécherheetsventil oder Gas huet keng Zäit fir duerch de Sécherheetsventil ze verëffentlechen, den internen Drock vun der Batterie wäert staark eropgoen a verursaachen eng Explosioun. Allgemeng ass d'Gesamtenergie, déi a Lithium-Ion Batterien gespäichert ass, ëmgekéiert proportional zu hirer Sécherheet. Wéi d'Kapazitéit vun der Batterie eropgeet, erhéicht de Volume vun der Batterie och, a seng Wärmevergëftungsleistung verschlechtert, an d'Méiglechkeet vun Accidenter wäert staark eropgoen. Fir Lithium-Ion-Batterien, déi an Handyen benotzt ginn, ass d'Basisfuerderung datt d'Wahrscheinlechkeet vu Sécherheetsaccidenter manner wéi eng an enger Millioun sollt sinn, wat och de Minimumsstandard ass fir de Public akzeptabel. Fir grouss Kapazitéit Lithium-Ion Batterien, virun allem fir Autoen, ass et ganz wichteg gezwongen Hëtzt dissipation ze adoptéieren.
D'Auswiel vu méi sécher Elektrodenmaterialien, Lithium-Mangan-Oxidmaterial, wat d'molekulare Struktur ugeet, fir sécherzestellen datt am voller Ladungszoustand d'Lithiumionen an der positiver Elektrode komplett an d'negativ Kuelestoffloch agebonne sinn, grondsätzlech d'Generatioun vun Dendriten vermeiden. Zur selwechter Zäit ass d'stabil Struktur vu Lithium-Mangansäure, sou datt seng Oxidatiounsleistung wäit méi niddereg ass wéi Lithium-Kobaltsäure, Zersetzungstemperatur vu Lithium-Kobaltsäure méi wéi 100 ℃, och wéinst externen externen Kuerzschluss (Needling), extern Kuerzschluss, Iwwerbelaaschtung, kann och d'Gefor vu Verbrennung an Explosioun komplett vermeiden duerch ausfälleg Lithiummetall.
Zousätzlech kann d'Benotzung vu Lithium-Manganatmaterial och d'Käschte staark reduzéieren.
Fir d'Performance vun der existéierender Sécherheetskontrolltechnologie ze verbesseren, musse mir als éischt d'Sécherheetsleeschtung vum Lithium-Ion Batteriekär verbesseren, wat besonnesch wichteg ass fir grouss Kapazitéit Batterien. Wielt eng Membran mat gudder thermescher Ofschlossleistung. D'Roll vun der Membran ass d'positiv an negativ Pole vun der Batterie ze isoléieren wärend de Passage vu Lithiumionen erlaabt. Wann d'Temperatur eropgeet, gëtt d'Membran zougemaach ier se schmëlzt, wat d'intern Resistenz op 2.000 Ohm erhéicht an d'intern Reaktioun ofgeschalt. Wann den internen Drock oder d'Temperatur de virausgesate Standard erreecht, wäert den explosionsbeständeg Ventil opmaachen a fänken un den Drock ze entlaaschten fir exzessiv Akkumulation vun internen Gas, Verformung ze vermeiden a schliisslech zu enger Schuel platzen. Verbessert d'Kontrollempfindlechkeet, wielt méi sensibel Kontrollparameter an adoptéiert déi kombinéiert Kontroll vu verschidde Parameteren (wat besonnesch wichteg ass fir Batterien mat grousser Kapazitéit). Fir grouss Kapazitéit Lithium-Ion Batterie Pack ass eng Serie / Parallel Multiple Zell Zesummesetzung, wéi Notizblock Computer Volt ass méi wéi 10V, grouss Kapazitéit, allgemeng benotzt 3 bis 4 eenzeg Batterie Serie kann d'Spannung Ufuerderunge treffen, an dann 2 bis 3 Serie vun Batterie Pack parallel, fir grouss Kapazitéit ze garantéieren.
D'Héich-Kapazitéit Batterie Pak selwer muss mat enger relativ perfekt Schutz Funktioun equipéiert ginn, an zwou Zorte vu Circuit Verwaltungsrot Moduler sollen och considéréiert ginn: ProtecTIonBoardPCB Modul an SmartBatteryGaugeBoard Modul. De ganze Batterieschutzdesign enthält: Niveau 1 Schutz IC (Verhënnerung vun der Batterie Iwwerlaaschtung, Iwwerentladung, Kuerzschluss), Niveau 2 Schutz IC (verhënnert zweet Iwwerspannung), Sicherung, LED Indikator, Temperaturreguléierung an aner Komponenten. Ënnert dem Multi-Level-Schutzmechanismus, och am Fall vun engem anormalen Power Charger a Laptop, kann d'Laptopbatterie nëmmen op den automatesche Schutzzoustand gewiesselt ginn. Wann d'Situatioun net eescht ass, funktionnéiert se dacks normal nodeems se verstoppt an ewechgeholl ginn ouni Explosioun.
Déi Basisdaten Technologie, déi a Lithium-Ion-Batterien benotzt gëtt, déi a Laptops an Handyen benotzt gëtt, ass onsécher, a méi sécher Strukture musse berücksichtegt ginn.
Als Conclusioun, mam Fortschrëtt vun der Materialtechnologie an der Verdéifung vum Verständnis vun de Leit vun den Ufuerderunge fir den Design, Fabrikatioun, Testen a Gebrauch vu Lithium-Ion-Batterien, wäert d'Zukunft vu Lithium-Ion-Batterien méi sécher ginn.
Post Zäit: Mar-07-2022