Perché la batteria agli ioni di litio esplode?

I tipi di esplosione delle batterie agli ioni di litio si dividono principalmente in corto circuito e sovraccarico, e il corto circuito si divide in corto circuito interno e corto circuito esterno.

Batteria al litio, credo che dovremmo essere più rigorosi. Dovrebbe essere chiamata batteria secondaria agli ioni di litio. Li è il più piccolo diametro e il metallo più attivo della tavola periodica degli elementi. Se non siete sicuri, potete guardare la tavola periodica "Litio idrogeno elio berillio boro, carbonio azoto, ossigeno, fluoro e neon...". Poiché Li ha queste caratteristiche, è ampiamente favorita da scienziati e ingegneri intelligenti.

Tuttavia, questa è anche una spada a doppio taglio. Quando il litio metallico è esposto all'aria, si ossida violentemente con l'ossigeno nell'aria ed esplode. Questo è anche un problema difficile in pre litio. Così nei materiali degli elettrodi giornalieri, di solito usiamo materiali in lega e grafite per immagazzinare gli atomi di litio. Questi materiali sono come una piccola griglia di immagazzinamento. Gli atomi di litio giacciono al suo interno e le molecole di ossigeno più grandi non possono entrare. La loro reazione non avviene, evita le esplosioni e quindi raggiunge scopi di sicurezza.

Quando una batteria agli ioni di litio è carica, gli atomi di litio nell'elettrodo positivo perdono elettroni e si ossidano a ioni di litio. Gli ioni di litio all'elettrodo negativo attraverso l'elettrolita, entrano nella struttura a strati dell'elettrodo negativo e ottengono un elettrone, che viene ridotto ad atomi di litio. Quando si scarica, l'intera procedura è invertita. (Questa è l'origine della batteria della sedia a dondolo. La batteria della sedia a dondolo si riferisce al processo di carica e scarica della batteria agli ioni di litio, che è il processo di intercalazione e di deintercalazione degli ioni di litio. Durante l'intercalazione e la deintercalazione degli ioni di litio, è accompagnata dall'equivalente degli ioni di litio. Intercalazione e deintercalazione degli elettroni. Durante il processo di carica e scarica, gli ioni litio sono intercalati / deintercalati e intercalati / deintercalati tra gli elettrodi positivi e negativi). Per evitare il corto circuito causato dal contatto diretto tra gli elettrodi positivi e negativi della batteria, nella batteria viene aggiunto un diaframma con molti pori per evitare il corto circuito. Un buon diaframma può anche chiudere automaticamente i pori quando la temperatura della batteria è troppo alta, in modo che gli ioni di litio non possano passare attraverso per evitare il pericolo.

Batteria agli ioni di litio cause comuni di esplosione

Ci sono seri problemi di qualità delle materie prime e dei materiali in entrata, principalmente la qualità dell'elettrolita;

L'elettrodo assorbe l'acqua, e l'acqua reagisce con l'elettrolita per generare una grande quantità di gas e di calore;

I risultati mostrano che la resistenza interna della scarica di carica è maggiore a causa della minore iniezione di liquido, che influisce sulla trasmissione degli ioni di litio;

Le procedure di saldatura e di sigillatura del coperchio sono scarse, le prestazioni di tenuta sono scarse, c'è una perdita d'aria e l'umidità esterna entra;

Il micro corto circuito interno è principalmente una bava di polvere, che è causata principalmente dal taglio della piastra dell'elettrodo e dalla bava della taglierina;

Quando la corrente è troppo alta, l'elettrodo negativo non può accettare più ioni di litio, formando dendriti, perforando il diaframma e cortocircuitando;

La batteria è sovraccarica, la struttura del materiale collassa e i dendriti di litio formano una membrana perforante.

Analisi del tipo di esplosione della batteria agli ioni di litio

I tipi di esplosione delle batterie agli ioni di litio si dividono principalmente in corto circuito e sovraccarico, e il corto circuito si divide in corto circuito interno e corto circuito esterno.

Parliamo prima del corto circuito esterno. Il principio è molto semplice. Una sostanza conduttiva collega gli elettrodi positivi e negativi contemporaneamente dall'esterno della batteria. Quando si verifica un corto circuito esterno, la corrente aumenta e la batteria inizia a generare calore. Quando il calore diventa più grande, l'elettrolito si decomporrà, generando una grande quantità di gas, e la batteria si gonfierà.

Abbiamo detto che molti diaframmi hanno la funzione di chiudere i pori. Ad una certa temperatura, i diaframmi chiudono i pori e impediscono la trasmissione degli ioni di litio, bloccando così la reazione chimica. La corrente scende e anche la temperatura scende lentamente, evitando così l'esplosione della batteria. Naturalmente, quanto sopra si basa solo su un diaframma di buona qualità.

Il corto circuito interno è causato principalmente dalle bave di fogli di rame e di alluminio che perforano il diaframma, o dal cristallo di dendriti degli atomi di litio che perforano il diaframma. Questi minuscoli metalli ad ago possono causare micro cortocircuiti. Poiché sono molto sottili e hanno un certo valore di resistenza, la corrente può non essere molto grande. Nel processo di produzione possono essere causate bave di rame e fogli di alluminio. I fenomeni che si possono osservare sono la perdita della batteria e l'autoscarica rapida. La maggior parte di essi può essere rilevata da tester di corto circuito. Inoltre, a causa della piccola bava, essa viene a volte bruciata, facendo tornare la batteria alla normalità. Pertanto, la probabilità di esplosione causata da un micro cortocircuito della bava non è elevata. La bava deriva principalmente dal taglio, il taglio laser ha poche bave.

Ci sono più fonti di dendriti (quando il metallo liquido si solidifica, il nucleo cristallino solido cresce più velocemente lungo certe direzioni cristalline, dando luogo alla formazione di cristalli dendritici, chiamati dendriti. La dimensione generale della dendriti è molto piccola, la lunghezza è di pochi millimetri. Il cristallo è composto da decine di migliaia o milioni di grani cristallini. I grani di cristallo in una dendriti hanno un orientamento simile. La struttura seria della dendriti ha un effetto negativo sulla termoplasticità), l'alta corrente, le precipitazioni di litio, ecc. causeranno.

L'esplosione causata dal sovraccarico è relativamente comune. Dopo la sovraccarica, ci sono dei cristalli di litio sulla piastra dell'elettrodo, i punti di perforazione sono ovunque, e si verifica un micro corto circuito ovunque. Pertanto, la temperatura della batteria aumenterà gradualmente, e infine l'alta temperatura cambierà il gas elettrolitico. In questo caso, se la temperatura è troppo alta per far bruciare ed esplodere il materiale, o se il guscio viene rotto per primo, che fa entrare l'aria e ossida violentemente il litio metallico, sono tutte esplosioni. Tuttavia, l'esplosione causata da un corto circuito interno causato da un sovraccarico non si verifica necessariamente al momento della carica.

Secondo l'analisi delle comuni batterie dei telefoni cellulari, c'è ancora un caso, quando la temperatura della batteria non è abbastanza alta da bruciare il materiale, e il gas generato non è sufficiente per rompere l'involucro della batteria. Interrompiamo quindi la carica e togliamo il cellulare.

In questo momento, il calore generato da molti micro-corti aumenta gradualmente la temperatura della batteria. Dopo un certo periodo di tempo si verifica l'esplosione. La descrizione comune dei consumatori è che quando il telefono viene sollevato, il telefono è molto caldo, ed esplode dopo essere stato gettato via. Anche se ora hanno una funzione di spegnimento automatico, ma comunque un caldo promemoria, cercate di non caricarlo per un lungo periodo di tempo.

Meccanismo di protezione della batteria agli ioni di litio

Che sia in carica o in scarica, abbiamo una misura, di solito utilizzando la tensione per fermare. Prendiamo come esempio la batteria ternaria con ossido di manganese al litio, nichel cobalto e cobalto e anodo di grafite. Quando la tensione di carica della batteria è superiore a 4,2V, il pericolo si presenta in modo silenzioso. Maggiore è la tensione, maggiore è il pericolo. Perché quando la tensione è superiore a 4,2V, il numero di atomi di litio nel materiale dell'elettrodo positivo diminuisce, la struttura degli atomi immagazzinati crollerà, il che è permanente e irreversibile.

Se si continua a caricare, lo ione litio genera litio metallico con elettroni sulla superficie dell'elettrodo negativo, che viene chiamato dendriti. Questi dendriti perforeranno il separatore e cortocircuiteranno gli elettrodi positivo e negativo.

Il sovraccarico aumenterà anche la temperatura. Se la temperatura supera i 180°C, l'elettrolito si decomporrà e genererà una grande quantità di gas e calore. Il guscio si espanderà. Dopo la rottura, l'ossigeno entra e reagisce violentemente con il litio metallico ed esplode. Pertanto, il limite superiore della tensione di carica è una misura di protezione.

L'ultima linea di difesa per la batteria agli ioni di litio

Di solito le nostre batterie, sia che si tratti di un telefono cellulare o di una batteria di alimentazione, hanno un sistema di gestione della batteria (o software) e un circuito di protezione della batteria per monitorare la tensione della batteria durante la carica e la scarica della batteria per evitare sovraccarichi, scariche eccessive, grandi

Generazione attuale. Se nessuno di questi elementi può proteggere la batteria ed evitare l'esplosione, è possibile ridurre i danni solo attraverso l'autodistruzione. Questi devono essere forniti dalla cella della batteria, come la valvola antideflagrante della batteria, il fusibile antisovraccarico con flip-flop SSD, l'interruzione della corrente e lo scarico della pressione per ridurre il rischio di esplosione della batteria.

DGBell dispone di speciali camere di prova per affrontare il sovraccarico e la sovrascarica della batteria e il verificarsi di un corto circuito. Ci siamo concentrati sul test di sicurezza della batteria.