Litium-ioon battery eienskappe

Litium is die kleinste en mees aktiewe metaal op die chemiese periodieke tabel. As gevolg van sy klein grootte en hoë kapasiteitsdigtheid, word dit wyd verwelkom deur verbruikers en ingenieurs. Die chemiese eienskappe is egter te aktief, wat uiters hoë risiko’s meebring. Wanneer litiummetaal aan lug blootgestel word, sal dit heftig met suurstof reageer en ontplof. Ten einde veiligheid en spanning te verbeter, het wetenskaplikes materiale soos grafiet en litiumkobaltoksied uitgevind om litiumatome te berg. Die molekulêre struktuur van hierdie materiale vorm ‘n klein opbergrooster op nanovlak wat gebruik kan word om litiumatome te berg. Op hierdie manier sal die suurstofmolekules te groot wees om hierdie klein stoorselle binne te gaan, selfs al bars die batterydop en suurstof binnedring, sodat litiumatome nie met suurstof in aanraking sal kom nie en ontploffing vermy. Hierdie beginsel van litium-ioon-batterye stel mense in staat om veiligheid te bereik terwyl hulle hoë kapasiteitsdigtheid bereik.

‘n Elektriese ontploffingsvaste toets

Wanneer ‘n litiumioonbattery gelaai word, verloor die litiumatome in die positiewe elektrode elektrone en word dit tot litiumione geoksideer. Litiumione swem na die negatiewe elektrode deur die elektroliet, gaan die stoorsel van die negatiewe elektrode binne en verkry ‘n elektron wat tot litiumatome gereduseer word. By ontslag word die hele prosedure omgekeer. Om te verhoed dat die positiewe en negatiewe pole van die battery direk raak en kortsluit, word ‘n diafragmapapier met baie porieë by die battery gevoeg om kortsluiting te voorkom. ’n Goeie diafragmapapier kan ook die porieë outomaties toemaak wanneer die batterytemperatuur te hoog is, sodat litiumione nie kan deurkom nie, sodat hulle hul eie gevegskuns kan gebruik om gevaar te voorkom.

beskerm

Nadat die litiumbatterysel oorlaai is tot ‘n spanning hoër as 4.2V, sal newe-effekte begin voorkom. Hoe hoër die oorlaaispanning, hoe groter is die risiko. Wanneer die spanning van die litiumbatterysel hoër as 4.2V is, is die aantal litiumatome wat in die positiewe elektrodemateriaal oorbly minder as die helfte. Op hierdie tydstip stort die sel dikwels ineen, wat ‘n permanente afname in batterykapasiteit veroorsaak. As jy aanhou laai, aangesien die sel van die negatiewe elektrode reeds met litiumatome gevul is, sal daaropvolgende litiummetaal op die oppervlak van die negatiewe elektrodemateriaal ophoop. Hierdie litiumatome sal dendriete vanaf die oppervlak van die negatiewe elektrode na die rigting van die litiumione laat groei. Hierdie litiummetaalkristalle sal deur die skeierpapier gaan en die positiewe en negatiewe elektrodes kortsluit. Soms ontplof die battery voor die kortsluiting plaasvind. Dit is omdat die elektroliet en ander materiale tydens die oorlaaiproses sal kraak om gas te produseer, wat veroorsaak dat die batterydop of drukklep swel en breek, wat suurstof toelaat om in te gaan en te reageer met die litiumatome wat op die oppervlak van die negatiewe elektrode opgehoop word. En toe ontplof. Daarom, wanneer ‘n litiumbattery gelaai word, moet die boonste spanningslimiet gestel word sodat die batterylewe, kapasiteit en veiligheid terselfdertyd in ag geneem kan word. Die mees ideale boonste limiet van die laaispanning is 4.2V. Daar is ook ‘n laer spanningsbeperking wanneer litiumbatterye ontlaai word. Wanneer die selspanning laer as 2.4V is, sal sommige materiale vernietig word. Ook, aangesien die battery self ontlaai, hoe langer dit oorbly, hoe laer sal die spanning wees. Daarom is dit die beste om nie te stop wanneer die battery tot 2.4V ontlaai is nie. Gedurende die tydperk wanneer die litiumbattery van 3.0V tot 2.4V ontlaai word, maak die energie wat vrygestel word slegs sowat 3% van die batterykapasiteit uit. Daarom is 3.0V ‘n ideale ontladingsafsnyspanning.

By laai en ontlading, benewens die spanningsbeperking, is die stroombeperking ook nodig. Wanneer die stroom te groot is, sal litiumione nie tyd hê om die stoorsel binne te gaan nie en sal dit op die oppervlak van die materiaal ophoop. Nadat hierdie litiumione elektrone verkry het, sal hulle litiumatoomkristalle op die oppervlak van die materiaal produseer, wat dieselfde is as oorlaai, wat gevaarlik is. As die batteryomhulsel breek, sal dit ontplof.

Daarom moet die beskerming van litium-ioonbatterye ten minste drie items insluit: die boonste limiet van die laaispanning, die onderste limiet van die ontladingsspanning en die boonste limiet van die stroom. Oor die algemeen, in ‘n litiumbatterypak, sal daar benewens die litiumbattery ‘n beskermende bord wees. Hierdie beskermende bord bied hoofsaaklik hierdie drie beskermings. Hierdie drie beskermings van die beskermingsbord is egter natuurlik nie genoeg nie, en daar is steeds gereelde ontploffings van litiumbatterye regoor die wêreld. Om die veiligheid van die batterystelsel te verseker, moet die oorsaak van die batteryontploffing noukeuriger ontleed word.

Ontploffing tipe analise

Die tipe batteryselontploffing kan in drie tipes geklassifiseer word: eksterne kortsluiting, interne kortsluiting en oorlading. Die buitekant verwys hier na die buitekant van die batterysel, insluitend kortsluitings wat veroorsaak word deur swak interne isolasie-ontwerp van die batterypak.

Wanneer ‘n kortsluiting aan die buitekant van die sel voorkom en die elektroniese komponente versuim om die stroombaan af te sny, sal hoë hitte binne die sel opgewek word, wat sal veroorsaak dat ‘n deel van die elektroliet verdamp en die batterydop uitsit. Wanneer die interne temperatuur van die battery so hoog as 135 grade Celsius is, sal ‘n diafragmapapier van goeie gehalte die porieë toemaak, die elektrochemiese reaksie sal beëindig of amper beëindig word, die stroom sal skerp daal en die temperatuur sal stadig daal, en sodoende vermy ‘n ontploffing. Die porieë sluit egter te swak, of die porieë is glad nie toe nie. Die diafragmapapier sal veroorsaak dat die batterytemperatuur aanhou styg, meer elektroliet sal verdamp, en uiteindelik sal die batterydop gebreek word, of selfs die batterytemperatuur sal verhoog word tot Die materiaal brand en ontplof. Die interne kortsluiting word hoofsaaklik veroorsaak deur die brame van die koperfoelie en aluminiumfoelie wat die diafragma deurboor, of die dendritiese kristalle van litiumatome wat die diafragma deurboor. Hierdie klein naaldagtige metale kan mikrokortsluitings veroorsaak. Aangesien die naald baie dun is en ‘n sekere weerstandswaarde het, is die stroom nie noodwendig groot nie.

Die koper- en aluminiumfoeliebrame word tydens die produksieproses veroorsaak. Die waarneembare verskynsel is dat die battery te vinnig lek, waarvan die meeste deur die batteryselfabriek of die monteerfabriek gekeur kan word. Verder, as gevolg van die klein brame, sal hulle soms verbrand word, wat veroorsaak dat die battery na normaal terugkeer. Daarom is die waarskynlikheid van ontploffing veroorsaak deur braam mikro-kortsluiting nie hoog nie. Hierdie stelling kan gesien word uit die feit dat daar dikwels slegte batterye met lae spanning kort ná laai in verskeie batteryselfabrieke is, maar daar is min ontploffings, wat deur statistieke ondersteun word. Daarom word die ontploffing wat deur die interne kortsluiting veroorsaak word hoofsaaklik deur oorlading veroorsaak. Want na oorlading is daar oral naaldagtige litiummetaalkristalle op die paalstuk, die steekpunt is oral en die mikrokortsluiting kom oral voor. Daarom sal die batterytemperatuur geleidelik styg, en uiteindelik sal die hoë temperatuur die elektroliet laat gas. In hierdie geval, of die temperatuur te hoog is om die materiaal te laat brand en ontplof, of die buitenste dop eers gebreek word, wat veroorsaak dat die lug binnedring en die litiummetaal oksideer, is dit ‘n ontploffing.

Die ontploffing wat veroorsaak word deur ‘n interne kortsluiting wat deur oorlaai veroorsaak word, vind egter nie noodwendig plaas tydens die laai nie. Dit is moontlik dat wanneer die batterytemperatuur nie hoog genoeg is om die materiaal te verbrand nie en die gas wat gegenereer word nie genoeg is om die batteryomhulsel te breek nie, die verbruiker sal ophou laai en die selfoon uithaal. Op hierdie tydstip verhoog die hitte wat deur talle mikro-kortsluitings gegenereer word, die temperatuur van die battery stadig, en dit ontplof na ‘n tydperk. Die algemene beskrywing van verbruikers is dat wanneer hulle die foon optel, hulle vind dat die foon baie warm is en ontplof nadat hulle dit weggegooi het.

Gebaseer op die bogenoemde tipes ontploffings, kan ons fokus op drie aspekte van ontploffingsbeskerming: die voorkoming van oorlading, die voorkoming van eksterne kortsluitings en die verbetering van selveiligheid. Onder hulle behoort die voorkoming van oorlading en voorkoming van eksterne kortsluiting tot elektroniese beskerming, wat ‘n groter verband het met batterystelselontwerp en batterysamestelling. Die fokus van die verbetering van batteryselveiligheid is chemiese en meganiese beskerming, wat ‘n groter verhouding met batteryselvervaardigers het.