Näide ohutusest, liitium-ioonaku kaitsemeetmetest ja plahvatuspõhjustest

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - Zentral elektriko eramangarrien hornitzailea

Liitiumipõhine aku on viimase 20 aasta kiireim akusüsteem ja seda kasutatakse praegu laialdaselt elektroonikatoodetes. Viimased mobiiltelefonid, sülearvuti plahvatus sisuliselt aku plahvatus. Milline mobiiltelefoni ja sülearvuti aku töötab, kuidas töötada, miks plahvatus, kuidas plahvatust ära hoida.

Pärast liitiumioonaku südamiku laadimist pingeni, mis on kõrgem kui 4,2 V, hakkab see ilmuma. Ülelaadimisrõhk on kõrge ja ka oht on suurem.

Kui liitiumaku pinge on suurem kui 4,2 V, on positiivse elektroodi materjalis allesjäänud liitiumiaatomite arv alla poole ja salvestusseade langeb sageli, nii et aku võimsus väheneb püsivalt. Kui see jätkab laadimist, kuna negatiivse elektroodi reservuaar on täidetud liitiumiaatomiga, koguneb järgnev liitiummetall negatiivse materjali pinnale.

Need liitiumiaatomid on hargnenud kristallisatsiooniga negatiivse pinna suunast liitiumioonini. Need liitiummetalli kristallid läbivad diafragma paberit, et tekitada positiivseid ja negatiivseid lühiseid. Mõnikord plahvatab aku enne lühist kõigepealt, kuna sellised materjalid nagu ülelaadimisprotsess, elektrolüüt ja muud materjalid lõhustavad gaasi, nii et aku korpus või rõhuklapp on katki, võimaldades hapnikul siseneda liitiumi aatomi reaktsiooni negatiivsele pinnale, mis omakorda plahvatab.

Seetõttu tuleb liitiumioonaku laadimisel seadistada pinge ülempiir, mis võtab samaaegselt arvesse aku eluiga, mahutavust ja turvalisust. Kõige soovitavam laadimispinge piir on 4,2 V.

Liitiumaku tühjenemisel peab olema pingepiirang. Mõned materjalid hävivad, kui aku pinge on alla 2,4 V.

Kuna aku on isetühjenemise tõttu, on pikema pinge madalam, seega on parem mitte panna seda tühjenemisel enne 2,4 V pinget. Liitiumioonaku tühjeneb alates 3.

0 V kuni 2,4 V ja vabanev energia moodustab ainult umbes 3% aku mahutavusest. Seetõttu 3.

0 V on ideaalne tühjenemise katkestuspinge. Laadimise ja tühjenemise ajal on lisaks pingepiirangule vajalik ka voolu piirang. Kui vool on liiga suur, ei sisene liitiumioon salvestusvõrku, mis agregeerub materjali pinnale.

Pärast seda, kui need liitiumioonid on elektroonilised, toimub materjali pinnal liitiumi aatomiline kristalliseerumine, mis on sama, mis ülemäärane laeng, mis võib põhjustada ohtlikke. Pragunemise korral plahvatab. Seetõttu tuleks lisada liitiumioonakude kaitse: laadimispinge ülempiir, tühjenduspinge piir ja voolu ülempiir.

Üldiselt on lisaks liitiumioonaku elemendile ka kaitseplaat, mis on oluline nende kolme kaitse tagamiseks. Kuid kaitsja kolmest kaitsest ilmselgelt ei piisa ja ülemaailmne liitiumioonaku plahvatus on endiselt elulugu. Akusüsteemi ohutuse tagamiseks peate aku plahvatust hoolikamalt analüüsima.

Plahvatuse põhjused: 1, sisemine polarisatsioon; 2, äärmuslik lindi neeldumine, reaktiivne trummel elektrolüüdiga; 3, elektrolüüdi enda kvaliteedi ja jõudluse probleem; 5, laserkeevituse tihendusomadused montaažiprotsessis on kehvad, lekib, kui keelekümblus lekib; 6, tolm, polaarne tolm põhjustab kõigepealt kergesti mikrolühise; 7, positiivsed ja negatiivsed poolused on paksemad kui protsessivahemik, kest on raske; 8, märkus Vedeliku tihenduse probleem, teraskuuli tihendusvõime ei ole hea gaasitrumli tekitamiseks; 9, korpuse materjali paksus, korpuse deformatsiooni paksus; 10, väliskeskkonna temperatuur on samuti plahvatuse oluline põhjus. Aku südamiku plahvatuse plahvatusanalüüsi tüübi võib kokku võtta kui välist lühist, sisemist lühist ja kolme laadimist. Väline süsteem viitab siin aku välispinnale, mis hõlmab lühiseid, mis on põhjustatud akuploki halvast isolatsioonikonstruktsioonist.

Kui lühis on väljaspool akuelementi, ei katke elektrooniline komponent ja akuelemendi sisemus kuumeneb kõrgelt, mille tulemuseks on osaline elektrolüüdi aurutamine ja see toetab aku kesta. Kui aku sisetemperatuur on kõrge kuni 135 kraadi Celsiuse järgi, suletakse diafragma kvaliteet, elektrokeemiline reaktsioon lõppeb või on peaaegu lõppemas, vool langeb ja temperatuur langeb aeglaselt, mis omakorda hoiab ära plahvatuse. Peene ava sulgumise kiirus on aga liiga halb või peen auk ei sulge membraanipaberit, mis jätkab tõusmist, lisab elektrolüüti ja viimistleb aku korpuse ning isegi tõstab aku temperatuuri, et aku temperatuur 燃 并 muutuks ja plahvataks.

Sisemine lühis on oluline, kuna vaskfoolium tõmbab alumiiniumfooliumi membraani või liitiumi aatomi harud kulutavad diafragmat. Need peened nõelad võivad põhjustada mikrolühiseid. Kuna nõel on väga peen, on sellel teatud takistuse väärtus, mistõttu vool ei pruugi olla.

Vase alumiiniumfooliumi liim on põhjustatud tootmisprotsessist. Ja kuna tõrge on väike, läheb see mõnikord põlema, nii et aku taastub normaalselt. Seetõttu ei ole purskedest põhjustatud plahvatuse tõenäosus suur.

Sel viisil on võimalik lasta lühikest akut laadida iga elemendi sisemusest. Plahvatus on siiski toimunud, kuid seda on statistiliselt toetatud. Seetõttu on sisemisest lühisest põhjustatud plahvatus oluline ülelaadimise tõttu.

Sest see on nõelakujuline liitiummetalli kristallisatsioon ja see on mikrolühis. Seetõttu tõuseb aku temperatuur järk-järgult ja lõpuks eraldub kõrge temperatuur gaasi elektrolüütidelt. See olukord, kas see on liiga kõrge, et teha materjali põletamine plahvatus või väliskest on esimene katki, nii et õhk investeeritud ja liitiummetalli, see on plahvatus.

See ülemäärasest sisemisest lühisest põhjustatud plahvatus ei pruugi aga toimuda laadimise ajal. Võimalik, et aku temperatuur ei ole kõrge, et materjal põleks. Kui gaas ilmub, ei piisa tarbijal akukorpuse purustamiseks, tarbija lõpetab laadimise ja mobiiltelefon kustub.

Sel ajal soojust paljud mikro-lühised, aeglaselt tõsta aku temperatuuri, mõne aja pärast ainult plahvatus. Tavaline tarbija kirjeldus on võtta telefon kätte ja avastada, et telefon on kuum ja siis plahvatas. Teatud tüüpi plahvatuste puhul saame keskenduda plahvatuskindlale ennetamisele, välisele lühise vältimisele ja aku ohutuse parandamisele kolme aspekti kohta.

Nende hulgas kuuluvad ülepõlemise vältimine ja välise lühise vältimine elektroonilise kaitse alla ning neil on suur seos akusüsteemi disaini ja akupaketiga. Elektriohutuse parandamise fookuses on keemiline ja mehaaniline kaitse, millel on suur seos aku südamiku tootjaga. Ohutusohtlike liitiumioonakude ohutusprobleemid ei ole seotud ainult basseini materjalide olemusega, vaid ka akude ettevalmistamise tehnoloogia ja kasutamisega.

Mobiiltelefoni akul on sagedased plahvatusjuhtumid, ühelt poolt kaitseahela rikke tõttu, kuid mis veelgi olulisem, materjalil puudub põhimõtteline lahendus. Liitiumkoobalt-kobaltaat on väga küps süsteem, kuid pärast laengu täitmist jääb positiivses elektroodis püsima veel suur hulk liitiumiioone. Kui see on täidetud, koonduvad positiivsesse elektroodi jäänud liitiumioonid negatiivse elektroodi poole.

Dendriidi moodustav negatiivne elektrood on liitiumkobaltaatmaterjalist aku vältimatu aku tagajärg. Isegi tavalise laadimis- ja tühjendusprotsessi korral võib negatiivse elektroodi eralduda liigne liitiumioon, mis moodustab dendriite ja liitiumkobaltaati. Energia on üle 270 mA grammi kohta, kuid selle tsükli jõudluse tagamiseks on tegelik kasutusvõimsus vaid pool teoreetilisest võimsusest.

Kasutamise ajal on mingil põhjusel (nt juhtimissüsteemi kahjustus) aku laadimispinge liiga kõrge ja osa positiivsesse elektroodi jäänud liitiumist eemaldab elektrolüüdi metallist liitiumi kujul metalli kujul. Dendritic kleebi diafragma sisemise lühise moodustamiseks. Elektrolüüdi oluline komponent on karbonaat, leekpunkt on väga madal, keemistemperatuur on samuti madal ning see põleb või plahvatab teatud tingimustel.

Kui aku kuumeneb üle, võib see põhjustada elektrolüüdis sisalduvate karbonaatide oksüdeerumist ja taastumist, tekib palju gaasi ja rohkem soojust, näiteks puudub kaitseklapp või gaas ei eraldu läbi kaitseklapi, aku rõhk tõuseb järsult ja põhjustab plahvatuse. Polümeerelektrolüüdi liitium-ioonaku ei lahenda põhimõtteliselt ohutusprobleeme ning liitiumkobaltaati ja orgaanilist elektrolüüti ning elektrolüüt on geel, seda ei ole lihtne lekkida ja toimub ägedam põlemine, põlemine on polümeeraku ohutus. Parim probleem. Kasutamisel on ka mõningaid probleeme ja akus tekib lühis või sisemine lühis.

Välise lühise aja aku hetkeline tühjenemine, sisemises plokis kulub palju energiat, tohutu kuumus. Sisemine lühis moodustab suure voolu ja temperatuuri tõus toob kaasa sulamise ning lühiseala laieneb, mis omakorda moodustab nõiaringi. Liitiumioonaku on kõrge tööpingega 3 kuni 4.

2V ühele akule. On vaja võtta eesmine lahus, mille lagunemispinge on suurem kui 2 V ja orgaaniline elektrolüüt on suure voolu ja kõrge temperatuuri korral elektrolüüt ning tekib gaas. Selle tulemuseks on kõrgenenud siserõhk, mis puruneb tõsiselt korpuse.

Ülelaadimine võib metallist liitiumi sadestada korpuse pragunemise korral, otsesel kokkupuutel õhuga, mille tulemuseks on põlemine, ning sisaldada elektrolüüti, tugevat leeki, kiiret paisumist, plahvatust. Lisaks esineb aku lühis, mis on tingitud ebaõigest kasutamisest või ebaõigest kasutamisest (nt pigistamine, löök ja vesi jne), mis võib põhjustada aku lühise, tühjenemise või laadimisprotsessi eksotermi.

Liitiumioonakude ohutus: aku ebaõigest kasutamisest tingitud üle- või ülelaadimise vältimiseks on monomeerliitiumioonakul kolmekordne kaitsemehhanism. Esiteks kasutatakse lülituselementi. Kui aku temperatuur tõuseb, suureneb selle takistus, liiga kõrge temperatuuri korral lülitub toide automaatselt välja; teine ​​​​on valida sobiv vaheseina materjal, kui temperatuur tõuseb teatud väärtuseni, Vaheseina mikrofoni mikrofon lahustub automaatselt, nii et liitiumioon ei saa läbida, sisemine reaktsioon peatatakse; kolmas on varustada kaitseklapp (st aku siserõhk tõuseb teatud väärtuseni, kaitseklapp avaneb automaatselt, et tagada aku ohutus.

Mõnikord, kuigi akul endal on ohutuskontrolli meetmed, tõuseb mõni tõrget põhjustav põhjus, kaitseklappide või gaasi puudumine läbi kaitseklapi vabastamise nii, et akus olev kompressor tõuseb järsult ja põhjustab plahvatuse. Üldiselt on liitiumioonaku koguenergia ja ohutus pöördvõrdeline, uue aku mahutavusega suureneb ka aku maht, selle soojuse hajumise jõudlus halveneb ja õnnetuste võimalus suureneb märkimisväärselt. Mobiiltelefonide liitiumioonakude kohta on põhinõuded üks ohutusõnnetuste tõenäosus, mis on ka miinimumstandard, mida avalikkus võib aktsepteerida.

Suure mahutavusega liitiumioonakude, eriti autode jms kohta, sundsoojuse hajumine, eriti oluline. Valige ohutum elektroodi materjal, valige liitiummanganaadi materjal ja veenduge, et positiivse elektroodi liitiumioon on täisvõimsusel täielikult negatiivse elektroodi süsiniku apertuuri sisse lülitatud.

Samal ajal on liitiummanganaadil kindel struktuur, nii et selle oksüdatsiooniomadused on palju madalamad kui liitiumkobaltaadil ja lagunemistemperatuur ületab liitiumkobaltaadi 100 ° C, isegi kuna sisemine lühis (nõelravi), välimine lühis, kui see on täielikult laetud, on see täielikult võimeline Vältima metalli põlemisohtu, plahvatust. Lisaks saab liitiummanganaadi materjali oluliselt vähendada. Parandage olemasoleva ohutusjuhtimistehnoloogia jõudlust, esmalt parandage liitium-ioonaku tuumade ohutust, see on eriti oluline suure mahutavusega akude puhul.

Hea termilise väljalülitusvõimega membraani valimisel tuleb membraani kasutada aku positiivse ja negatiivse elektroodi läbimiseks, võimaldades liitiumioonide läbimist. Kui temperatuur tõuseb, suletakse see enne diafragma sulamist, tõstes seeläbi sisetakistust 2000 oomini, nii et sisemine reaktsioon peatub. Kui siserõhk või temperatuur saavutab eelseadistatud kriteeriumid, avaneb plahvatuskindel klapp, hakkab survet avaldama ja sisemine gaas on liiga väsinud, deformatsioon põhjustab lõpuks korpuse lõhkemise.

Parandage juhtimistundlikkust, valige tundlikumad juhtimisparameetrid ja mitme parameetriga ühisjuhtimine (see on eriti oluline suure mahutavusega akude puhul). Suure mahutavusega liitium-ioonaku puhul on tegemist stringiga / paralleelselt ühendatud, näiteks sülearvuti pinge on 10 V, võimsus on suur ja pingenõudeid saab rahuldada 3–4 ühikuelemendiga ning seejärel on suure mahutavuse tagamiseks paralleelsed 2–3 akukomplekti. Suure mahutavusega akuplokk ise peab seadma täielikuma kaitse, kuid arvestama ka kahe trükkplaadi mooduliga: kaitsetrükkplaadi moodul ja SmartBatteryGaugeboard moodul.

Kogu akukaitse komplekt sisaldab: 1. taseme kaitse-IC (aku ülelaadimise, ülepressimise, lühise vältimine), 2. taseme kaitse IC (2. ülelaadimise vältimine), kaitse, LED-indikaator, temperatuuri reguleerimine. Mitmetasandilise kaitsemehhanismi korral on sülearvutil isegi toitelaadija kõrvalekalde korral ebanormaalsus, sülearvuti aku saab muuta ainult automaatseks kaitseks, kui olukord pole tõsine, töötab pärast uuesti ühendamist sageli korralikult, plahvatust pole. .