ניתוח הגורם למעטפת תוף הסוללה ולפיצוץ

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - Soláthraí Stáisiún Cumhachta Inaistrithe

ליתיום היא המתכת המינימלית והפעילה ביותר בטבלת המחזורים הכימיים. גודל קטן, צפיפות קיבולת גבוהה, פופולרי בקרב צרכנים ומהנדסים. עם זאת, תכונות כימיות תוססות מדי, ומביאות לסכנות גבוהות ביותר.

כאשר מתכת הליתיום נחשפת לאוויר, היא תתפוצץ בתגובת חמצון עזה עם חמצן. על מנת לשפר את הבטיחות והמתח, מדענים המציאו חומרים כגון גרפיט וליתיום קובלטאט לאחסון אטומי ליתיום. המבנה המולקולרי של חומרים אלו, יוצר סריג אחסון קטן ברמה הננומטרית, אשר יכול לשמש לאחסון אטומי ליתיום.

בדרך זו, גם אם בית הסוללה נשבר, נכנס חמצן, ומולקולות החמצן לא יהיו גדולות מדי, ולא ניתן ליצור קשר עם רשתות האחסון הקטנות הללו עם חמצן כדי למנוע פיצוץ. עיקרון זה של סוללות ליתיום-יון גורם לאנשים להשיג את הבטיחות שלהם תוך השגת צפיפות הקיבולת הגבוהה שלה. כאשר סוללת הליתיום יון נטענת, אטום הליתיום של האלקטרודה החיובית יאבד אלקטרונים, מחומצנים ליוני ליתיום.

יוני ליתיום עוברים אל האלקטרודה השלילית דרך הנוזל האלקטרוליטי, נכנסים למאגר האלקטרודה השלילית ומקבלים אלקטרון, ומפחית את אטום הליתיום. כשהשתחרר, כל התוכנית נפלה. על מנת למנוע את האלקטרודה החיובית והשלילית של הסוללה, הסוללה תוסיף נייר דיאפרגמה עם חורים עדינים רבים למניעת קצרים.

נייר דיאפרגמה טוב יכול גם לכבות אוטומטית את החורים העדינים כאשר טמפרטורת הסוללה גבוהה מדי, כך שיוני ליתיום לא יכולים לחצות, כדי למנוע סכנה. ליבת סוללת הליתיום-יון תתחיל בצימוד לאחר שהמתח גבוה מ-4.2V.

לחץ הטעינה גבוה, וגם הסכנה גבוהה יותר. לאחר שמתח סוללת הליתיום גבוה מ-4.2V, המספר הנותר של אטומי הליתיום בחומר האלקטרודה החיובית הוא פחות ממחצית, וציוד האחסון ייפול לעתים קרובות, כך שלקיבולת הסוללה יש ירידה קבועה.

אם הוא ממשיך להיטען, מכיוון שמאגר האלקטרודה השלילית מלא באטום ליתיום, מתכת הליתיום שלאחר מכן תצטבר על פני החומר השלילי. אטומי ליתיום אלו יהיו בהתגבשות מסועפת מכיוון המשטח השלילי ליון הליתיום. גבישי מתכת ליתיום אלה יעברו דרך נייר דיאפרגמה כדי ליצור קצר חשמלי חיובי ושלילי.

לפעמים הסוללה שלפני הקצר תתפוצץ תחילה מכיוון שחומרים כמו תהליך טעינת יתר, האלקטרוליט וחומרים אחרים יסדקו את הגז, כך שמבנה הסוללה או שסתום הלחץ נשברים, מה שמאפשר לחמצן להיכנס לתגובה האטומית של הליתיום במשטח השלילי, בתורו מתפוצץ. לכן, כאשר סוללת הליתיום יון נטענת, יש להגדיר אותה כך שתגדיר את גבול המתח העליון בו-זמנית תוך התחשבות באורך החיים, הקיבולת והאבטחה של הסוללה. מגבלת מתח הטעינה הרצויה ביותר היא 4.

2V. חייבת להיות מגבלת מתח כאשר סוללת הליתיום ריקה. חומרים מסוימים ייהרסו כאשר מתח הסוללה נמוך מ-2.

4V. גם בגלל שהסוללה תהיה פריקה עצמית, המתח הארוך יותר נמוך יותר, אז עדיף לא לשים אותה עד ל-2.4V בעת הפריקה.

סוללת הליתיום יון מתרוקנת מ-3.0V ל-2.4V, והאנרגיה המשתחררת מהווה רק כ-3% מקיבולת הסוללה.

לכן, 3.0V הוא מתח ניתוק פריקה אידיאלי. בזמן הטעינה והפריקה, בנוסף למגבלת המתח, נחוצה גם מגבלת הזרם.

כאשר הזרם גדול מדי, יון הליתיום אינו נכנס לרשת האחסון, אשר יצבור על פני החומר. לאחר שיוני הליתיום הללו מתרחשים באופן אלקטרוני, ההתגבשות האטומית של הליתיום מתרחשת על פני החומר, וזהה למטען המוגזם, שעלול לגרום למסוכן. במקרה של פיצוח, הוא יתפוצץ.

לכן, יש לכלול את ההגנה על סוללות ליתיום יון: הגבול העליון של מתח הטעינה, גבול מתח הפריקה והגבול העליון של הזרם. באופן כללי, בנוסף לתא סוללת הליתיום-יון, תהיה לוחית מגן, שחשובה לספק את שלושת ההגנה הללו. עם זאת, שלושת ההגנה של המגן אינה מספיקה, ופיצוץ סוללת הליתיום-יון העולמי הוא עדיין ביוגרפיה.

כדי להבטיח את בטיחות מערכת הסוללות, עליך לבצע ניתוח זהיר יותר של פיצוץ הסוללה. פיצוץ סוללה גרם ל-1. הקיטוב הפנימי גדול!.

3, בעיית האיכות, הביצועים של האלקטרוליט עצמו. 4, סכום הפירוק לא מגיע בתהליך. 5, ריתוך הלייזר בתהליך ההרכבה גרוע, דולף, דליפה, מבחן דליפה.

6, אבק, אבק סרט הוא תחילה קל להוביל למיקרו קצרים, סיבות ספציפיות לא ידועות. 7, הצלחת החיובית והשלילית עבה, התהליך עבה וקשה להיכנס לקליפה. 8, הבעיה של פטמה, ביצועי איטום כדור פלדה אינם טובים.

9, חומר הדיור קיים בעל דופן פגז עבה, עובי הדפורמציה של הדיור. ניתן לסכם את סוג ניתוח הפיצוץ של פיצוץ ליבת הסוללה כקצר חיצוני, קצר פנימי וטעינת יתר. המערכת החיצונית כאן מתייחסת לחלק החיצוני של הסוללה, הכוללת קצרים הנגרמים מתכנון בידוד לקוי בחבילת הסוללות.

כאשר קצר חשמלי מחוץ לתא הסוללה, הרכיב האלקטרוני אינו מנותק, ובפנים תא הסוללה יהיה חום גבוה, וכתוצאה מכך אדים אלקטרוליטים חלקיים ויתמוך במעטפת הסוללה. כאשר הטמפרטורה הפנימית של הסוללה גבוהה עד 135 מעלות צלזיוס, איכות הסרעפת סגורה, התגובה האלקטרוכימית מסתיימת או קרובה להפסקה, הזרם צונח, והטמפרטורה יורדת לאט, מה שבתורו מונע את הפיצוץ. עם זאת, קצב סגירת החור העדין ירוד מדי, או שהחור העדין אינו סוגר את נייר הסרעפת, שימשיך לעלות, יוסיף אלקטרוליט, ויגמר את בית הסוללה, ואף יעלה את טמפרטורת הסוללה כדי לגרום לטמפרטורת הסוללה חומר לבעור ולהתפוצץ.

הקצר הפנימי חשוב מכיוון שרדיד הנחושת מושך את הממברנה של רדיד האלומיניום, או שענפי אטום הליתיום לובשים את הסרעפת. מחטים עדינות אלו עלולות לגרום למיקרו קצרים. מכיוון שהמחט עדינה מאוד, יש ערך התנגדות מסוים, כך שהזרם אינו בהכרח.

דבק נייר אלומיניום נחושת נגרם מתהליך הייצור. יתרה מכך, מכיוון שהתקלה קטנה, לעיתים היא תישרף, כך שהסוללה תחזור לקדמותה. לכן, ההסתברות לפיצוץ שנגרם על ידי קוצים אינה גבוהה.

באופן זה, ניתן לקבל סוללה קצרה בטעינה פנימית מחלקו הפנימי של כל אחד מהתאים. עם זאת, אירוע הפיצוץ התרחש, אך הוא נתמך סטטיסטית. לכן, הפיצוץ הנגרם מקצרים פנימיים חשוב בגלל טעינת יתר.

מכיוון שמדובר בגיבוש מתכת ליתיום בצורת מחט, וזהו מיקרו קצר חשמלי. לכן, טמפרטורת הסוללה תגדל בהדרגה, ולבסוף טמפרטורה גבוהה תגרום לאלקטרוליט לגז. המצב הזה, בין אם הוא גבוה מדי כדי לגרום לחומר הבוער להתפוצץ, או שהקליפה החיצונית נשברת תחילה, כך שהאוויר המושקע ומתכת ליתיום, זה הפיצוץ.

עם זאת, פיצוץ זה הנגרם מקצר פנימי מוגזם אינו מתרחש בהכרח בזמן הטעינה. יתכן שטמפרטורת הסוללה אינה גבוהה כדי לתת לחומר להישרף. כאשר הגז מופיע, הצרכן לא מספיק לשבור את בית הסוללה, הצרכן יפסיק את הטעינה, כשהטלפון הנייד ייצא.

בשלב זה, החום של מעגלים מיקרו-קצרים רבים, מעלה לאט את הטמפרטורה של הסוללה, לאחר פרק זמן, רק פיצוץ. התיאור הנפוץ של הצרכן הוא להרים את הטלפון ולגלות שהטלפון חם, ואז התפוצץ. סוגים מסוימים של פיצוצים, אנו יכולים לשים דגש חסין פיצוץ על מניעה, מניעת קצר חשמלי חיצוני, ולשפר את בטיחות הסוללה בשלושה היבטים.

ביניהם, מניעת overchalten ומניעת קצר חשמלי חיצוני שייכים להגנה אלקטרונית, ויש להם קשר גדול עם עיצוב מערכת הסוללות ומארז הסוללות. 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.