تحليل سبب انفجار غلاف أسطوانة البطارية

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - Soláthraí Stáisiún Cumhachta Inaistrithe

الليثيوم هو المعدن الأدنى والأكثر نشاطًا في جدول الدورة الكيميائية. حجم صغير، كثافة عالية السعة، يحظى بشعبية لدى المستهلكين والمهندسين. ومع ذلك، فإن الخصائص الكيميائية نشطة للغاية، مما يجلب مخاطر عالية للغاية.

عندما يتعرض معدن الليثيوم للهواء فإنه سينفجر مع تفاعل أكسدة عنيف مع الأكسجين. ومن أجل تحسين السلامة والجهد، اخترع العلماء مواد مثل الجرافيت وكوبالتات الليثيوم لتخزين ذرات الليثيوم. يشكل التركيب الجزيئي لهذه المواد شبكة تخزين صغيرة على المستوى النانومتري، والتي يمكن استخدامها لتخزين ذرات الليثيوم.

بهذه الطريقة، حتى لو تم كسر غلاف البطارية، يدخل الأكسجين، ولن تكون جزيئات الأكسجين كبيرة جدًا، ولا يمكن لهذه الشبكات التخزينية الصغيرة الاتصال بالأكسجين لمنع الانفجار. هذا المبدأ الذي تقوم عليه بطاريات الليثيوم أيون يجعل الإنسان يحقق سلامته أثناء الحصول على كثافتها العالية السعة. عندما يتم شحن بطارية أيون الليثيوم، فإن ذرة الليثيوم الموجودة في القطب الموجب سوف تفقد الإلكترونات، مما يؤدي إلى أكسدتها إلى أيونات الليثيوم.

تنتقل أيونات الليثيوم إلى القطب السالب عبر السائل الإلكتروليتي، وتدخل إلى خزان القطب السالب، وتحصل على إلكترون، مما يؤدي إلى اختزال ذرة الليثيوم. عندما تم تسريحه، سقط البرنامج بأكمله. من أجل منع القطب الموجب والسالب للبطارية، سيتم إضافة ورق غشاء للبطارية به العديد من الثقوب الدقيقة لمنع حدوث ماس كهربائي.

يمكن لورق الحجاب الحاجز الجيد أيضًا إيقاف تشغيل الثقوب الدقيقة تلقائيًا عندما تكون درجة حرارة البطارية مرتفعة للغاية، بحيث لا تتمكن أيونات الليثيوم من العبور، لمنع الخطر. سيبدأ قلب بطارية الليثيوم أيون بالاقتران بعد أن يصبح الجهد أعلى من 4.2 فولت.

يعتبر ضغط الشحن الزائد مرتفعًا، والخطر أيضًا أعلى. بعد أن يكون جهد بطارية الليثيوم أعلى من 4.2 فولت، فإن العدد المتبقي من ذرات الليثيوم في مادة القطب الموجب يكون أقل من النصف، وغالبًا ما تنخفض معدات التخزين، بحيث تنخفض سعة البطارية بشكل دائم.

إذا استمر الشحن، بما أن خزان القطب السالب ممتلئ بذرة ليثيوم، فإن معدن الليثيوم اللاحق سوف يتراكم على سطح المادة السالبة. ستتفرع ذرات الليثيوم هذه من اتجاه التبلور من السطح السالب إلى أيون الليثيوم. ستمر بلورات معدن الليثيوم هذه عبر ورق الحجاب الحاجز لتكوين دوائر قصيرة موجبة وسالبة.

في بعض الأحيان قد تنفجر البطارية قبل حدوث ماس كهربائي أولاً لأن مواد مثل عملية الشحن الزائد والإلكتروليت والمواد الأخرى سوف تتسبب في تكسير الغاز، بحيث ينكسر غلاف البطارية أو صمام الضغط، مما يسمح للأكسجين بدخول التفاعل الذري لليثيوم في السطح السالب، بدوره ينفجر. لذلك، عند شحن بطارية أيون الليثيوم، يجب ضبط الحد الأعلى للجهد مع الأخذ في الاعتبار عمر البطارية وسعتها وأمانها في نفس الوقت. الحد الأقصى لجهد الشحن هو 4.

2V. يجب أن يكون هناك حد للجهد عند تفريغ بطارية الليثيوم. سيتم تدمير بعض المواد عندما يكون جهد البطارية أقل من 2.

4V. أيضًا نظرًا لأن البطارية ستكون ذاتية التفريغ، فإن الجهد الكهربي كلما طالت المدة كان أقل، لذلك من الأفضل عدم وضعها حتى 2.4 فولت عند تفريغها.

يتم تفريغ بطارية أيون الليثيوم من 3.0 فولت إلى 2.4 فولت، وتشكل الطاقة المنطلقة حوالي 3% فقط من سعة البطارية.

لذلك، فإن 3.0 فولت هو جهد قطع التفريغ المثالي. في وقت الشحن والتفريغ، بالإضافة إلى حد الجهد، هناك حاجة أيضًا إلى حد التيار.

عندما يكون التيار كبيرًا جدًا، لا يدخل أيون الليثيوم إلى شبكة التخزين، مما يؤدي إلى تجمعه على سطح المادة. بعد أن يتم شحن هذه الأيونات الليثيوم إلكترونيًا، يحدث تبلور ذري لليثيوم على سطح المادة، وهو ما يشبه الشحنة الزائدة، مما قد يسبب خطورة. في حالة التشقق سوف ينفجر

لذلك، ينبغي أن تتضمن حماية بطاريات أيون الليثيوم ما يلي: الحد الأعلى لجهد الشحن، وحد أقصى لجهد التفريغ، والحد الأعلى للتيار. بشكل عام، بالإضافة إلى خلية بطارية الليثيوم أيون، سيكون هناك لوحة واقية، وهي مهمة لتوفير هذه الحماية الثلاثة. ومع ذلك، فإن الحماية الثلاثية للحامي ليست كافية على ما يبدو، والانفجار العالمي لبطاريات الليثيوم أيون لا يزال مجرد سيرة ذاتية.

لضمان سلامة نظام البطارية، يجب إجراء تحليل أكثر دقة لانفجار البطارية. انفجار البطارية تسبب في 1. الاستقطاب الداخلي كبير!.

3، مشكلة الجودة والأداء للإلكتروليت نفسه. 4- عدم الوصول إلى مبلغ التصفية من خلال العملية. 5، لحام الليزر في عملية التجميع ضعيف، تسرب، تسرب، اختبار التسرب.

6، الغبار، غبار الفيلم جدا هو أول من السهل أن يؤدي إلى دوائر قصيرة جدا، أسباب محددة غير معروفة. 7، اللوحة الإيجابية والسلبية سميكة، والعملية سميكة، ومن الصعب دخول القشرة. 8، مشكلة الحلمة، أداء ختم الكرة الفولاذية ليست جيدة.

9، مادة الإسكان موجودة بجدار قشرة سميك، سمك تشوه الإسكان. يمكن تلخيص نوع تحليل انفجار قلب البطارية على أنه ماس كهربائي خارجي، وماس كهربائي داخلي، وشحن زائد. يشير النظام الخارجي هنا إلى الجزء الخارجي من البطارية، والذي يشمل الدوائر القصيرة الناتجة عن تصميم العزل السيئ في مجموعة البطارية.

عندما يكون هناك ماس كهربائي خارج خلية البطارية، لا يتم قطع المكون الإلكتروني، وسوف يكون الجزء الداخلي من خلية البطارية ساخنًا للغاية، مما يؤدي إلى تبخير جزئي للإلكتروليت ودعم غلاف البطارية. عندما تصل درجة الحرارة الداخلية للبطارية إلى 135 درجة مئوية، يتم إغلاق جودة الحجاب الحاجز، وينتهي التفاعل الكهروكيميائي أو يقترب من الانتهاء، وينخفض ​​التيار، وتنخفض درجة الحرارة ببطء، مما يمنع بدوره الانفجار. ومع ذلك، فإن معدل إغلاق الثقب الدقيق ضعيف للغاية، أو أن الثقب الدقيق لا يغلق ورق الحجاب الحاجز، مما سيستمر في الارتفاع، والمزيد من الإلكتروليت، وينهي غلاف البطارية، وحتى زيادة درجة حرارة البطارية مما يجعل مادة درجة حرارة البطارية تحترق وتنفجر.

تعتبر الدائرة القصيرة الداخلية مهمة لأن رقاقة النحاس تسحب غشاء رقاقة الألومنيوم، أو أن فروع ذرة الليثيوم تتآكل الحجاب الحاجز. يمكن أن تتسبب هذه الإبر الدقيقة في حدوث دوائر كهربائية قصيرة جدًا. نظرًا لأن الإبرة دقيقة جدًا، فهناك قيمة مقاومة معينة، وبالتالي فإن التيار ليس بالضرورة كذلك.

يتم إنتاج غراء رقائق النحاس والألومنيوم من خلال عملية الإنتاج. علاوة على ذلك، بما أن الخلل صغير، فإنه في بعض الأحيان سوف يحترق، وبالتالي ستعود البطارية إلى وضعها الطبيعي. لذلك، فإن احتمالية حدوث انفجار ناجم عن نتوءات ليست عالية.

بهذه الطريقة، من الممكن الحصول على بطارية قصيرة يتم شحنها داخليًا من داخل كل خلية. ومع ذلك، فإن حدث الانفجار قد حدث، ولكن تم دعمه إحصائيًا. لذلك، فإن الانفجار الناجم عن الدوائر القصيرة الداخلية مهم بسبب الشحن الزائد.

لأنه عبارة عن بلورة معدنية من الليثيوم على شكل إبرة، وهو عبارة عن دائرة قصر صغيرة. وبالتالي، فإن درجة حرارة البطارية سوف ترتفع تدريجيا، وأخيرا سوف ترتفع درجة حرارة الغاز المنحل بالكهرباء. هذا الوضع، سواء كان مرتفعا جدا لجعل المواد المحترقة تنفجر، أو يتم كسر الغلاف الخارجي أولا، بحيث يتم استثمار الهواء في المعدن الليثيوم، هو الانفجار.

ومع ذلك، فإن هذا الانفجار الناجم عن ماس كهربائي داخلي مفرط لا يحدث بالضرورة في وقت الشحن. من الممكن أن درجة حرارة البطارية ليست عالية بما يكفي لحرق المادة. عندما يظهر الغاز، لا يكفي المستهلك لكسر غلاف البطارية، وسوف يقوم المستهلك بإنهاء الشحن، مع خروج الهاتف المحمول.

في هذا الوقت، ترتفع درجة حرارة العديد من الدوائر القصيرة الدقيقة ببطء، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة البطارية، وبعد فترة من الوقت، قد يحدث انفجار فقط. الوصف الشائع للمستهلك هو أن يلتقط الهاتف ليجد أن الهاتف ساخن، ثم انفجر. في بعض أنواع الانفجارات، يمكننا التركيز على الوقاية من الانفجار، ومنع حدوث ماس كهربائي خارجي، وتحسين سلامة البطارية من ثلاثة جوانب.

من بينها، ينتمي منع الإفراط في الشحن ومنع ماس كهربائي خارجي إلى الحماية الإلكترونية، ولديهما علاقة كبيرة بتصميم نظام البطارية وحزمة البطارية. تركز عملية تحسين سلامة الكهرباء على الحماية الكيميائية والميكانيكية، والتي لها علاقة كبيرة مع الشركة المصنعة لقلب البطارية. تتضمن معايير التصميم مئات الملايين من الهواتف المحمولة، ويجب أن يكون معدل فشل الحماية الأمنية أقل من 100 مليون.

لأن معدل فشل لوحة الدائرة عادة ما يكون أعلى بكثير من مائة مليون. لذلك، عند تصميم نظام البطارية، لا بد من وجود خطين أمنيين. الخطأ الشائع في التصميم هو شحن البطارية مباشرة باستخدام الشاحن (المحول).

سيؤدي هذا إلى زيادة شحن حماية الحماية، والتعامل بشكل كامل مع اللوحة الواقية الموجودة على مجموعة البطارية. على الرغم من أن معدل فشل الحامي ليس مرتفعًا، حتى لو كان معدل الخطأ منخفضًا، إلا أنه لا يزال يمثل حادث انفجار عالميًا. إذا كان نظام البطارية قادرًا على توفير حمايتين أمانيتين، يتم توفير التيار الزائد، ومعدل فشل كل حماية هو واحد على عشرة، ويمكن تقليل معدل الفشل إلى 100 مليون.

يتكون نظام شحن البطارية الشائع من التالي، بما في ذلك جزأين الشاحن وحزمة البطارية. يتضمن الشاحن أيضًا جزأين: المحول ووحدة التحكم في الشحن. يقوم المحول بتحويل طاقة التيار المتردد إلى تيار مستمر، ويحدد وحدة التحكم في الشحن الحد الأقصى للتيار والجهد الأقصى للتيار المستمر.

تحتوي مجموعة البطارية على جزأين: اللوحة الواقية ولب البطارية، وPTC لتحديد الحد الأقصى للتيار. يتم استخدام خلية البطارية كمثال. تم ضبط نظام حماية الفائض على 4.

2 فولت باستخدام جهد خرج الشاحن لتحقيق الدفاع الأول، بحيث لا تنقلب البطارية حتى لو كانت اللوحة الواقية على حزمة البطارية خطرة. الحماية الثانية هي وظيفة الحماية الزائدة على لوحة الحماية، والتي يتم ضبطها عمومًا على 4.3 فولت.

بهذه الطريقة، عادةً لا تكون اللوحة الواقية مسؤولة عن قطع تيار الشحن، إلا عندما يكون جهد الشاحن مرتفعًا للغاية. تعتبر حماية التيار الزائد مسؤولة عن لوحة الحماية وفيلم الحد من التيار، والذي يعتبر أيضًا حمايتين، لمنع التيار الزائد والدائرة القصيرة الخارجية. نظرًا لأن التفريغ الزائد سيحدث فقط أثناء عملية استخدام الأجهزة الإلكترونية.

لذلك، يتم تصميم لوحة الأسلاك للمنتج الإلكتروني بشكل عام لتوفير الحماية أولاً، بينما توفر اللوحة الواقية الموجودة على مجموعة البطارية الحماية الثانية. عندما يكتشف المنتج الإلكتروني أن جهد التزويد أقل من 3.0 فولت، فيجب إيقاف تشغيله تلقائيًا.

إذا لم يتم تصميم هذه الميزة، فسوف تقوم اللوحة الواقية بإيقاف تشغيل حلقة التفريغ عندما يكون الجهد منخفضًا إلى 2.4 فولت. باختصار، عند تصميم نظام البطارية، يجب توفير الحماية الإلكترونية ضد الشحن الزائد، والإفراط في الشحن، والتيار الزائد.

ومن بينها اللوحة الواقية وهي الحماية الثانية. قم بإزالة الواقي، إذا كانت البطارية ستنفجر، فهذا يمثل تصميمًا سيئًا. على الرغم من أن الطريقة المذكورة أعلاه توفر حمايتين، نظرًا لأن المستهلك غالبًا ما يشتري شاحنًا غير أصلي للشحن، وصناعة الشواحن، بناءً على اعتبارات التكلفة، غالبًا ما تأخذ وحدة التحكم في الشحن لتقليل التكاليف.

ونتيجة لذلك، أصبح هناك عدد كبير من الشواحن ذات الجودة الرديئة في السوق. وهذا يجعل حماية الشحن الكامل تفقد الطريقة الأولى وهي أيضًا خط الدفاع الأكثر أهمية. والشحن الزائد هو العامل الأكثر أهمية الذي يسبب انفجار البطارية.

لذلك، يمكن أن نطلق على الشاحن الأقل جودة اسم شرس انفجار البطارية. وبطبيعة الحال، لا تستخدم جميع أنظمة البطاريات الأساليب الموضحة أعلاه. في بعض الحالات، سيكون هناك أيضًا تصميم لوحدة التحكم في الشحن في حزمة البطارية.

على سبيل المثال: العديد من بطاريات العديد من أجهزة الكمبيوتر المحمولة، يوجد بها وحدة تحكم في الشحن. يرجع ذلك إلى أن أجهزة الكمبيوتر المحمولة عادةً ما تحتوي على وحدات تحكم في الشحن داخل الكمبيوتر، ولا تمنح المستهلكين سوى محول. لذلك، يجب أن تحتوي حزمة البطارية الإضافية للكمبيوتر المحمول على وحدة تحكم في الشحن لضمان سلامة حزمة البطارية الخارجية عند شحن المحول.

بالإضافة إلى ذلك، يتم شحن المنتج باستخدام ولاعة السجائر في السيارة، ويتم التحكم في الشحن في بعض الأحيان داخل حزمة البطارية. خط الدفاع الأخير، في حالة فشل التدابير الوقائية الإلكترونية، سيتم توفير خط الدفاع الأخير بواسطة البطارية. يمكن تحديد مستوى أمان البطارية بناءً على ما إذا كانت البطارية قادرة على اجتياز الدائرة القصيرة الخارجية والشحن الزائد.

لأن انفجار البطارية، إذا كانت هناك ذرة ليثيوم في الداخل، فإن قوة الانفجار ستكون أكبر. علاوة على ذلك، فإن حماية الشحن الزائد غالبًا ما يكون لها خط دفاع فقط بسبب المستهلكين، وبالتالي فإن قدرة البطارية على مكافحة الشحن الزائد أكثر أهمية من قدرة البطارية على مكافحة ماس كهربائي خارجي.