Analiza przyczyny wybuchu i uszkodzenia bębna baterii

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - პორტატული ელექტროსადგურის მიმწოდებელი

Lit jest najmniej aktywnym i najbardziej aktywnym metalem w tabeli cyklów chemicznych. Niewielkie rozmiary, duża gęstość pojemności, popularność wśród konsumentów i inżynierów. Jednakże właściwości chemiczne są zbyt żywe, co niesie ze sobą niezwykle duże zagrożenie.

Gdy metaliczny lit zostanie wystawiony na działanie powietrza, eksploduje w wyniku gwałtownej reakcji utleniania z tlenem. Aby poprawić bezpieczeństwo i napięcie, naukowcy wynaleźli materiały takie jak grafit i kobaltan litu, służące do przechowywania atomów litu. Struktura molekularna tych materiałów tworzy małą sieć akumulacyjną na poziomie nanometrycznym, która może być wykorzystywana do przechowywania atomów litu.

W ten sposób, nawet jeśli obudowa akumulatora ulegnie uszkodzeniu, tlen dostanie się do środka, a jego cząsteczki nie będą zbyt duże, a te małe siatki magazynujące nie będą miały kontaktu z tlenem, co zapobiegnie eksplozji. Zasada działania akumulatorów litowo-jonowych sprawia, że ​​użytkownicy osiągają bezpieczeństwo, jednocześnie uzyskując wysoką gęstość pojemności. Podczas ładowania akumulatora litowo-jonowego atom litu na elektrodzie dodatniej traci elektrony i utlenia się do jonów litu.

Jony litu przemieszczają się do elektrody ujemnej poprzez ciecz elektrolityczną, wchodzą do zbiornika elektrody ujemnej i uzyskują elektron, redukując atom litu. Po zwolnieniu cały program upadł. Aby zapobiec powstawaniu zwarć, w akumulatorze znajduje się papierowa membrana z licznymi drobnymi otworami, zapobiegająca powstawaniu zwarć.

Dobry papier membranowy może również automatycznie zamykać drobne otwory, gdy temperatura akumulatora jest zbyt wysoka, uniemożliwiając przedostanie się jonów litu i zapobiegając tym samym niebezpieczeństwu. Rdzeń akumulatora litowo-jonowego zostanie sprzężony, gdy napięcie będzie wyższe niż 4,2 V.

Ciśnienie przeładowania jest wysokie, a niebezpieczeństwo również jest większe. Gdy napięcie akumulatora litowego przekroczy 4,2 V, liczba atomów litu pozostałych w materiale elektrody dodatniej spadnie poniżej połowy, a przekładnia magazynująca często spadnie, wskutek czego pojemność akumulatora ulegnie trwałemu zmniejszeniu.

Jeżeli ładowanie będzie kontynuowane, ponieważ zbiornik elektrody ujemnej będzie wypełniony atomem litu, powstały metaliczny lit będzie gromadził się na powierzchni materiału ujemnego. Atomy litu będą się rozgałęziać w kierunku powierzchni ujemnej w stronę jonu litu. Kryształy litu metalicznego przechodzą przez papierową przeponę i powodują zwarcia dodatnie i ujemne.

Czasami akumulator eksploduje najpierw przed zwarciem, ponieważ materiały takie jak proces przeładowania, elektrolit i inne materiały powodują pęknięcie gazu, w wyniku czego obudowa akumulatora lub zawór ciśnieniowy ulegają uszkodzeniu, umożliwiając przedostanie się tlenu do atomów litu, co powoduje reakcję na powierzchni ujemnej, co z kolei powoduje eksplozję. Dlatego podczas ładowania akumulatora litowo-jonowego należy ustawić górną granicę napięcia, biorąc jednocześnie pod uwagę żywotność, pojemność i bezpieczeństwo akumulatora. Najbardziej pożądany limit napięcia ładowania wynosi 4.

2V. Podczas rozładowywania akumulatora litowego musi istnieć ograniczenie napięcia. Niektóre materiały ulegają zniszczeniu, gdy napięcie akumulatora spadnie poniżej 2.

4V. Ponieważ akumulator będzie się sam rozładowywał, im dłuższe jest napięcie, tym niższe jest napięcie, dlatego najlepiej nie przekraczać 2,4 V po rozładowaniu.

Akumulator litowo-jonowy rozładowuje się z napięcia 3,0 V do 2,4 V, a uwolniona energia stanowi tylko około 3% pojemności akumulatora.

Dlatego 3,0 V jest idealnym napięciem odcięcia rozładowania. Podczas ładowania i rozładowywania, oprócz ograniczenia napięcia, konieczne jest także ograniczenie prądu.

Gdy natężenie prądu jest zbyt duże, jony litu nie przedostają się do siatki magazynującej i gromadzą się na powierzchni materiału. Po elektronizacji jonów litu na powierzchni materiału następuje krystalizacja atomów litu, co jest tym samym, co nadmierny ładunek, który może być niebezpieczny. W przypadku pęknięcia nastąpi eksplozja.

Dlatego też zabezpieczenia akumulatorów litowo-jonowych powinny obejmować: górną granicę napięcia ładowania, granicę napięcia rozładowania i górną granicę prądu. Zazwyczaj, oprócz ogniwa litowo-jonowego, występuje również płytka ochronna, która jest ważna dla zapewnienia tych trzech zabezpieczeń. Jednak trzykrotna ochrona zapewniana przez Protectora jest ewidentnie niewystarczająca, a globalny wybuch baterii litowo-jonowych ma już charakter biograficzny.

Aby zapewnić bezpieczeństwo systemu akumulatorowego, należy przeprowadzić bardziej szczegółową analizę wybuchu akumulatora. Wybuch baterii spowodował 1. Polaryzacja wewnętrzna jest duża!

3. Problem z jakością i wydajnością samego elektrolitu. 4. W wyniku postępowania nie zostanie osiągnięta kwota likwidacji. 5. Spawanie laserowe w procesie montażu jest słabe, nieszczelność, nieszczelność, test szczelności.

6. Kurz, bardzo cienka warstwa kurzu jest pierwszą rzeczą, która może doprowadzić do mikrozwarć, konkretne przyczyny są nieznane. 7. Płyta dodatnia i ujemna jest gruba, proces jest gruby i trudno jest dostać się do powłoki. 8. Problem z sutkiem, uszczelnienie stalowej kuli nie jest dobre.

9, materiał obudowy ma grubą ściankę, grubość obudowy ulega odkształceniu. Typy analizy wybuchu rdzenia akumulatora można podsumować jako zwarcie zewnętrzne, zwarcie wewnętrzne i przeładowanie. W tym przypadku określenie „system zewnętrzny” odnosi się do zewnętrznej części akumulatora, co obejmuje zwarcia spowodowane słabą izolacją w zestawie akumulatorów.

Gdy zwarcie nastąpi poza ogniwem akumulatora, element elektroniczny nie zostanie odcięty, a wnętrze ogniwa akumulatora będzie nagrzewać się do wysokiej temperatury, co spowoduje częściowe parowanie elektrolitu i podtrzymanie obudowy akumulatora. Gdy temperatura wewnętrzna akumulatora wzrośnie do 135 stopni Celsjusza, membrana zostaje zamknięta, reakcja elektrochemiczna zostaje przerwana lub zbliża się do jej zakończenia, prąd gwałtownie spada, a temperatura powoli spada, co z kolei zapobiega wybuchowi. Jednak szybkość zamykania drobnych otworów jest zbyt słaba lub drobne otwory nie zamykają papieru membrany, który będzie się nadal unosił, gromadził więcej elektrolitu i zamykał obudowę akumulatora, a nawet zwiększał temperaturę akumulatora, co doprowadziło do zapalenia się materiału akumulatora i eksplozji.

Wewnętrzne zwarcie jest istotne, ponieważ folia miedziana naciąga membranę folii aluminiowej lub gałęzie atomu litu niszczą przeponę. Te cienkie igły mogą powodować mikrozwarcia. Ponieważ igła jest bardzo cienka, występuje pewna wartość oporu, więc prąd niekoniecznie taki jest.

Klej do folii aluminiowej i miedzi powstaje w procesie produkcyjnym. Ponadto, ponieważ usterka jest niewielka, czasami może dojść do jej spalenia, aby bateria wróciła do normy. Dlatego prawdopodobieństwo eksplozji spowodowanej zadziorami nie jest wysokie.

W ten sposób możliwe jest ładowanie krótkiego akumulatora od wewnątrz, z wnętrza każdego z ogniw. Co prawda eksplozja nastąpiła, ale została potwierdzona statystycznie. Dlatego eksplozja spowodowana wewnętrznymi zwarciami jest istotna ze względu na przeładowanie.

Ponieważ jest to igłowata krystalizacja metalu litu i jest to mikrozwarcie. Dlatego temperatura akumulatora będzie stopniowo wzrastać, aż w końcu nastąpi wzrost temperatury i powstanie gaz elektrolitowy. W tej sytuacji, niezależnie od tego, czy wysokość jest zbyt wysoka, aby spowodować wybuch płonącego materiału, czy też zewnętrzna powłoka zostaje najpierw uszkodzona, przez co do powietrza dostaje się metaliczny lit, co powoduje wybuch.

Jednakże eksplozja ta, spowodowana nadmiernym zwarciem wewnętrznym, niekoniecznie następuje w momencie ładowania. Możliwe, że temperatura akumulatora nie jest zbyt wysoka, aby doszło do spalenia materiału. Gdy gaz się pojawi, konsument nie będzie miał wystarczającej ilości energii, aby rozbić obudowę baterii, konsument przerwie ładowanie, a telefon komórkowy zgaśnie.

W tym czasie ciepło z wielu mikrozwarć powoli podnosi temperaturę akumulatora, po pewnym czasie następuje jedynie eksplozja. Typowy opis zachowania konsumenta jest taki, że podnosi słuchawkę i odkrywa, że ​​telefon jest gorący, a następnie eksplodował. W przypadku niektórych rodzajów eksplozji możemy skupić się na zapobieganiu wybuchom, zapobieganiu zwarciom zewnętrznym i poprawie bezpieczeństwa akumulatora w trzech aspektach.

Do zabezpieczeń elektronicznych zalicza się m.in. zapobieganie przegrzaniu oraz zapobieganie zwarciom zewnętrznym, które w dużym stopniu zależą od konstrukcji systemu akumulatorowego oraz zestawu akumulatorów. Głównym celem poprawy bezpieczeństwa elektrycznego jest ochrona chemiczna i mechaniczna, a w tym zakresie dużą rolę odgrywa producent rdzeni akumulatorów. Normy projektowe obejmują setki milionów telefonów komórkowych, a wskaźnik awaryjności zabezpieczeń musi być mniejszy niż 100 milionów.

Ponieważ wskaźnik awaryjności płytek drukowanych jest na ogół znacznie wyższy niż sto milionów. Dlatego przy projektowaniu systemu akumulatorowego należy uwzględnić dwie linie bezpieczeństwa. Częstym błędem konstrukcyjnym jest ładowanie akumulatora bezpośrednio za pomocą ładowarki (adaptera).

Spowoduje to przeładowanie zabezpieczenia, całkowicie niszcząc płytkę ochronną akumulatora. Mimo że wskaźnik awaryjności urządzeń zabezpieczających nie jest wysoki, a wskaźnik usterek jest niski, to i tak na świecie dochodzi do wypadków wybuchowych. Jeżeli system akumulatorów może dostarczyć dwa zabezpieczenia, zabezpieczenie nadprądowe, zabezpieczenie nadprądowe jest dostarczane, a wskaźnik awaryjności każdego zabezpieczenia wynosi jedną dziesiątą, dwa zabezpieczenia mogą zmniejszyć wskaźnik awaryjności do 100 milionów.

Typowy system ładowania akumulatorów wygląda następująco i składa się z dwóch części: ładowarki i akumulatora. Ładowarka składa się również z dwóch części: Adaptera i kontrolera ładowania. Zasilacz przetwarza prąd przemienny na prąd stały, a kontroler ładowania ogranicza maksymalny prąd i maksymalne napięcie prądu stałego.

Zestaw akumulatorów składa się z dwóch części: płyty ochronnej i rdzenia akumulatora, a także czujnika PTC ograniczającego maksymalny prąd. Jako przykład podano ogniwo baterii. Poziom ochrony przed przewróceniem jest ustawiony na 4.

2V wykorzystując napięcie wyjściowe ładowarki do osiągnięcia pierwszej obrony, dzięki czemu akumulator nie przewróci się, nawet jeśli płyta ochronna na pakiecie akumulatorów jest niebezpieczna. Drugim zabezpieczeniem jest zabezpieczenie przeciwprzepięciowe na płytce zabezpieczającej, zwykle ustawione na 4,3 V.

W ten sposób płytka ochronna zazwyczaj nie musi odpowiadać za odcięcie prądu ładowania, ale tylko w sytuacjach, gdy napięcie ładowarki jest wyjątkowo wysokie. Za ochronę nadprądową odpowiada płytka ochronna oraz folia ograniczająca prąd, które stanowią również podwójne zabezpieczenie zapobiegające przetężeniom i zwarciom zewnętrznym. Ponieważ nadmierne rozładowanie może wystąpić wyłącznie podczas korzystania z urządzeń elektronicznych.

Dlatego też zazwyczaj w pierwszej kolejności projektuje się płytkę drukowaną urządzenia elektronicznego, która zapewnia ochronę, a drugą ochronę zapewnia płytka ochronna na akumulatorze. Gdy urządzenie elektroniczne wykryje, że napięcie zasilania jest niższe niż 3,0 V, powinno automatycznie się wyłączyć.

Jeżeli funkcja ta nie jest zaprojektowana, płytka ochronna wyłączy pętlę rozładowania, gdy napięcie spadnie do 2,4 V. Krótko mówiąc, podczas projektowania systemu akumulatorowego należy uwzględnić konieczność zastosowania dwóch zabezpieczeń elektronicznych chroniących przed przeładowaniem, nadmiernym natężeniem prądu i nadmiernym prądem.

Drugą formą zabezpieczenia jest deska ochronna. Jeśli bateria eksploduje, usuń zabezpieczenie, ponieważ świadczy to o złej konstrukcji. Chociaż powyższa metoda zapewnia podwójną ochronę, ponieważ konsument często kupi nieoryginalną ładowarkę, aby naładować urządzenie, a branża ładowarek, biorąc pod uwagę koszty, często wybiera kontroler ładowania w celu obniżenia kosztów.

W rezultacie na rynku dostępnych jest wiele słabych ładowarek. Sprawia to, że pełna ochrona przed naładowaniem traci pierwszą drogę, która jest jednocześnie najważniejszą linią obrony. A przeładowanie jest najczęstszą przyczyną wybuchu akumulatora.

Dlatego gorszą ładowarkę można nazwać przyczyną gwałtownego wybuchu akumulatora. Oczywiście nie wszystkie systemy akumulatorowe wykorzystują metody opisane powyżej. W niektórych przypadkach w zestawie akumulatorów będzie również umieszczony kontroler ładowania.

Na przykład: w wielu bateriach wielu laptopów znajduje się kontroler ładowania. Dzieje się tak, ponieważ notebooki zazwyczaj mają kontrolery ładowania w komputerze, a użytkownik otrzymuje tylko adapter. Dlatego dodatkowy akumulator w notebooku musi być wyposażony w kontroler ładowania, aby mieć pewność, że zewnętrzny akumulator jest bezpieczny podczas ładowania adaptera.

Ponadto produkt ładuje się za pomocą gniazda zapalniczki samochodowej, a kontroler ładowania czasami znajduje się w akumulatorze. Ostatnią linię obrony, jeśli zawiodły elektroniczne środki ochronne, stanowi bateria. Poziom bezpieczeństwa akumulatora może zależeć od tego, czy akumulator wytrzyma zewnętrzne zwarcie i przeładowanie.

Ponieważ jeśli w środku baterii znajduje się atom litu, to siła eksplozji będzie większa. Co więcej, zabezpieczenie przed przeładowaniem często ma tylko jedną linię obrony ze strony konsumentów, więc ważniejsza jest zdolność akumulatora do zapobiegania przeładowaniu niż zabezpieczenie przed zwarciem zewnętrznym.