Пример безопасности, меры защиты литий-ионных аккумуляторов и причины взрыва

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - ซัพพลายเออร์สถานีพลังงานแบบพกพา

Литиевая батарея является самой быстрой аккумуляторной системой за последние 20 лет и в настоящее время широко используется в электронных изделиях. В последнее время взрыв мобильных телефонов, ноутбуков по сути является взрывом аккумулятора. Какие аккумуляторы мобильных телефонов и ноутбуков работают, как они работают, почему взрываются, как предотвратить взрыв.

После того, как ядро ​​литий-ионного аккумулятора зарядится до напряжения выше 4,2 В, он начнет проявляться. Давление избыточного заряда высокое, а опасность также выше.

После того как напряжение литиевой батареи превысит 4,2 В, оставшееся количество атомов лития в материале положительного электрода составит менее половины, и накопительный механизм часто будет падать, так что емкость батареи будет постоянно снижаться. Если он продолжает заряжаться, то, поскольку резервуар отрицательного электрода заполнен атомом лития, последующий металлический литий будет накапливаться на поверхности отрицательного материала.

Эти атомы лития будут подвергаться разветвленной кристаллизации от направления отрицательной поверхности к иону лития. Эти кристаллы металлического лития будут проходить через диафрагменную бумагу, создавая положительные и отрицательные короткие замыкания. Иногда батарея перед коротким замыканием взрывается первой, потому что такие материалы, как процесс перезарядки, электролит и другие материалы, расщепляют газ, в результате чего корпус батареи или клапан давления разрушаются, позволяя кислороду вступать в реакцию атомов лития на отрицательной поверхности, что в свою очередь взрывается.

Поэтому при зарядке литий-ионного аккумулятора необходимо одновременно установить верхний предел напряжения, принимая во внимание срок службы, емкость и безопасность аккумулятора. Наиболее желательный предел напряжения зарядки — 4,2 В.

При разрядке литиевой батареи должно быть ограничение по напряжению. Некоторые материалы разрушаются, если напряжение батареи ниже 2,4 В.

Кроме того, поскольку аккумулятор будет саморазряжаться, чем дольше он будет находиться под напряжением, тем ниже будет его напряжение, поэтому лучше не доводить его до 2,4 В при разряде. Литий-ионный аккумулятор разряжается от 3.

от 0 В до 2,4 В, а высвобождаемая энергия составляет всего около 3% от емкости аккумулятора. Поэтому, 3.

0 В — идеальное напряжение отключения разряда. Во время заряда и разряда, помимо ограничения по напряжению, необходимо также ограничение по току. Если ток слишком велик, ион лития не попадает в решетку накопителя, а скапливается на поверхности материала.

После того, как эти ионы лития электронизированы, на поверхности материала происходит кристаллизация атомов лития, что является тем же самым, что и чрезмерный заряд, который может вызвать опасные последствия. В случае возникновения трещин он взорвется. Поэтому защита литий-ионных аккумуляторов должна включать: верхний предел зарядного напряжения, предел разрядного напряжения и верхний предел тока.

Как правило, в дополнение к литий-ионному аккумулятору будет установлена ​​защитная пластина, которая важна для обеспечения этих трех видов защиты. Однако трех защит явно недостаточно, и глобальный взрыв литий-ионных аккумуляторов все еще остается биографией. Чтобы обеспечить безопасность аккумуляторной системы, необходимо провести более тщательный анализ взрыва аккумулятора.

Причины взрыва: 1. Внутренняя поляризация; 2. Чрезмерное поглощение ленты, реактивный барабан с электролитом; 3. Качество, проблемы с производительностью самого электролита; 5. Плохая производительность герметизации лазерной сварки в процессе сборки, утечка при утечке погружения; 6. Пыль, полярная пыль в первую очередь легко вызывает микрокороткое замыкание; 7. Положительный и отрицательный полюса толще, чем диапазон процесса, оболочка затруднена; 8. Обратите внимание на проблему герметизации жидкости, производительность герметизации стального шарика недостаточна, чтобы вызвать газовый барабан; 9. Толщина материала корпуса, толщина деформации корпуса; 10. Внешняя температура окружающей среды также является важной причиной взрыва. Анализ типа взрыва ядра батареи можно обобщить следующим образом: внешнее короткое замыкание, внутреннее короткое замыкание и три вида заряда. Под внешней системой в данном случае понимается внешняя часть аккумулятора, которая включает в себя короткие замыкания, вызванные плохой конструкцией изоляции в аккумуляторной батарее.

При коротком замыкании вне элемента батареи электронный компонент не отключается, а внутренняя часть элемента батареи будет иметь высокую температуру, что приведет к частичному испарению электролита и поддержит корпус батареи. Когда внутренняя температура батареи достигает 135 градусов по Цельсию, качество диафрагмы закрывается, электрохимическая реакция прекращается или близка к прекращению, ток резко падает, а температура медленно снижается, что, в свою очередь, предотвращает взрыв. Однако скорость закрытия мелких отверстий слишком низкая или мелкие отверстия не закрывают мембранную бумагу, что приведет к дальнейшему повышению уровня электролита и окончательному разрушению корпуса батареи, а также повышению температуры батареи, что приведет к ее перегреву и взрыву.

Внутреннее короткое замыкание важно, поскольку медная фольга тянет мембрану алюминиевой фольги, или ветви атома лития изнашивают мембрану. Эти тонкие иглы могут стать причиной микрокоротких замыканий. Так как игла очень тонкая, то существует определенное значение сопротивления, поэтому ток не обязательно есть.

Склеивание медной и алюминиевой фольги происходит в процессе производства. А поскольку сбой небольшой, иногда его можно сжечь, и батарея вернется в нормальное состояние. Поэтому вероятность взрыва, вызванного заусенцами, невелика.

Таким образом, можно получить короткую батарею, заряжаемую изнутри каждой из ячеек. Однако взрыв произошел, и он был подтвержден статистически. Поэтому взрыв, вызванный внутренними короткими замыканиями, имеет важное значение из-за перезаряда.

Потому что это игольчатая кристаллизация металлического лития, и это микрокороткое замыкание. Поэтому температура аккумулятора будет постепенно повышаться, и в конечном итоге высокая температура приведет к выделению электролитного газа. Эта ситуация, будь то слишком высокая температура, чтобы взорвать горящий материал, или внешняя оболочка сначала разрушается, так что воздух вкладывается в металлический литий, это взрыв.

Однако этот взрыв, вызванный чрезмерным внутренним коротким замыканием, не обязательно происходит во время зарядки. Возможно, температура батареи недостаточно высока для возгорания материала. При появлении газа потребителю будет недостаточно, чтобы сломать корпус аккумулятора, потребитель прекратит зарядку, при этом мобильный телефон погаснет.

В это время тепло от множества микрокоротких замыканий медленно повышает температуру батареи, а через некоторое время происходит только взрыв. Обычно потребитель описывает ситуацию так: он берет телефон и обнаруживает, что он горячий, а затем взорвался. При некоторых типах взрывов мы можем сосредоточиться на трех аспектах взрывобезопасности: предотвращении внешних коротких замыканий и повышении безопасности аккумуляторных батарей.

Среди них предотвращение перегрева и предотвращение внешнего короткого замыкания относятся к электронной защите и имеют тесную связь с конструкцией аккумуляторной системы и аккумуляторного блока. Основное внимание при повышении безопасности электроснабжения уделяется химической и механической защите, которая тесно связана с производителем сердечников аккумуляторных батарей. Проблемы безопасности опасных литий-ионных аккумуляторов связаны не только с природой материалов, из которых они изготовлены, но и с технологией подготовки и использования аккумуляторов.

Аккумулятор мобильного телефона часто взрывается, с одной стороны, из-за отказа схемы защиты, но, что более важно, не существует фундаментального решения для материала. Литий-кобальт-кобальтатная система является весьма зрелой, но после заполнения заряда в положительном электроде все еще остается большое количество ионов лития. После заполнения ионы лития, оставшиеся в положительном электроде, будут стекаться к отрицательному электроду.

Отрицательный электрод, образующий дендрид, является неизбежным результатом неизбежной батареи с материалом из кобальтата лития. Даже при нормальном процессе заряда и разряда на отрицательном электроде может быть избыток свободных ионов лития, образующих дендриты и материал кобальтата лития. Энергия составляет более 270 мА на грамм, но для обеспечения производительности цикла фактическая емкость использования составляет всего половину теоретической емкости.

Во время эксплуатации по какой-либо причине (например, из-за повреждения системы управления) напряжение зарядки аккумулятора становится слишком высоким, и часть лития, оставшегося в положительном электроде, выводится из электролита в виде металлического лития. Дендритная паста на диафрагме образует внутреннее короткое замыкание. Важным компонентом электролита является карбонат, температура вспышки у него очень низкая, температура кипения также низкая, и при определенных условиях он может загореться или взорваться.

Если происходит перегрев аккумулятора, это может привести к окислению и восстановлению карбонатов в электролите, образованию большого количества газа и выделению большего количества тепла. Например, если предохранительный клапан отсутствует или газ не выпускается через предохранительный клапан, давление в аккумуляторе резко возрастет и может произойти взрыв. Литий-ионный аккумулятор с полимерным электролитом принципиально не решает проблемы безопасности, а электролит из лития-кобальтата и органического электролита представляет собой гель, его нелегко пролить, и произойдет более сильное возгорание, возгорание является наилучшей проблемой безопасности полимерного аккумулятора. Также могут возникнуть некоторые проблемы при использовании, а также может произойти короткое замыкание или внутреннее короткое замыкание в аккумуляторе.

Внешнее короткое замыкание батареи мгновенно разряжает ток, потребляет много энергии во внутреннем блоке, выделяет огромное количество тепла. Внутреннее короткое замыкание образует большой ток, а повышение температуры приводит к плавлению, а область короткого замыкания расширяется, что в свою очередь образует порочный круг. Литий-ионный аккумулятор имеет высокое рабочее напряжение от 3 до 4 В.

2 В на одну батарею. Необходимо взять раствор с напряжением разложения более 2 В, а органический электролит при высоком токе и высокой температуре станет электролитом, и будет выделяться газ. В результате повышается внутреннее давление, что приводит к серьезному разрушению корпуса.

Избыточный заряд может привести к осаждению металлического лития, в случае образования трещин в корпусе, прямого контакта с воздухом, что приведет к возгоранию, а также к включению электролита, сильному пламени, быстрому расширению, взрыву. Кроме того, короткое замыкание аккумулятора может произойти из-за неправильного использования, например, сдавливания, ударов, попадания воды и т. д., что может привести к короткому замыканию аккумулятора, выделению тепла в процессе разряда или зарядки.

Безопасность литий-ионных аккумуляторов: Для предотвращения чрезмерной разрядки или перезарядки аккумулятора из-за неправильного использования в мономерном литий-ионном аккумуляторе предусмотрен тройной механизм защиты. Во-первых, используется коммутационный элемент. Когда температура в батарее повышается, ее сопротивление увеличивается, когда температура слишком высока, питание автоматически прекращается; второе - выбрать соответствующий материал перегородки, когда температура повышается до определенного значения, микрофон на перегородке автоматически растворяется, так что ион лития не может пройти, внутренняя реакция останавливается; третье - обеспечить предохранительный клапан (то есть внутреннее давление батареи повышается до определенного значения, предохранительный клапан автоматически открывается, чтобы обеспечить безопасность батареи).

Иногда, хотя сама батарея имеет меры контроля безопасности, из-за некоторых причин, вызывающих отказ, отсутствия предохранительных клапанов или невыпуска газа через предохранительный клапан, компрессор в батарее резко повышается и вызывает взрыв. В целом, общая энергия и безопасность литий-ионного аккумулятора находятся в обратно пропорциональной зависимости, с увеличением емкости нового аккумулятора его объем также увеличивается, ухудшаются его характеристики рассеивания тепла, а вероятность возникновения аварий значительно возрастает. Что касается литий-ионных аккумуляторов для мобильных телефонов, одним из основных требований является вероятность возникновения несчастных случаев, что также является минимальным стандартом, который может принять общественность.

О литий-ионных аккумуляторах большой емкости, особенно автомобильных и т.п., особенно важен принудительный отвод тепла. Выберите более безопасный материал электрода, выберите материал на основе манганата лития и убедитесь, что ион лития положительного электрода полностью внедрен в углеродное отверстие отрицательного электрода в состоянии полной мощности.

В то же время манганат лития имеет твердую структуру, поэтому его окислительные свойства намного ниже, чем у кобальтата лития, а температура разложения превышает 100 °C у кобальтата лития, даже потому, что внутреннее короткое замыкание (акупунктура), внешнее короткое замыкание, когда он полностью заряжен, он полностью способен предотвратить риск ожога, взрыва из-за осажденного металлического лития. Кроме того, материал манганата лития также может быть значительно уменьшен. Улучшить характеристики существующей технологии контроля безопасности, в первую очередь улучшить характеристики безопасности ядер литий-ионных аккумуляторов, это особенно важно для аккумуляторов большой емкости.

Выбрав диафрагму с хорошими характеристиками теплового отключения, следует использовать диафрагму, которая проходит через положительный и отрицательный электроды батареи, обеспечивая прохождение ионов лития. При повышении температуры он закрывается до того, как диафрагма расплавится, тем самым увеличивая внутреннее сопротивление до 2000 Ом, так что внутренняя реакция прекращается. Когда внутреннее давление или температура достигают заданных критериев, взрывозащищенный клапан открывается, начинает создавать давление, а внутренний газ слишком устает, деформируется, что в конечном итоге приводит к разрыву корпуса.

Повысить чувствительность управления, выбрать более чувствительные параметры управления и совместное управление несколькими параметрами (это особенно важно для аккумуляторов большой емкости). Что касается литий-ионных аккумуляторных батарей большой емкости, то они соединены последовательно/параллельно, например, ноутбук имеет напряжение 10 В, емкость большая, а требования к напряжению могут быть удовлетворены с помощью 3–4 единичных ячеек, а затем 2–3 ряда аккумуляторных батарей соединены параллельно, чтобы обеспечить большую емкость. Аккумуляторная батарея большой емкости сама по себе должна обеспечивать более полную защиту, но также следует учитывать два модуля печатной платы: модуль защитной печатной платы и модуль SmartBatteryGaugeboard.

Полный комплект защиты аккумулятора включает в себя: ИС защиты 1-го уровня (предотвращение перезаряда аккумулятора, избыточного давления, короткого замыкания), ИС защиты 2-го уровня (предотвращение второго перегрева), предохранитель, светодиодную индикацию, регулировку температуры. Благодаря многоуровневому механизму защиты, даже в случае неисправности зарядного устройства ноутбука, аккумулятор ноутбука может быть переведен только в режим автоматической защиты, если ситуация не серьезная, он часто работает нормально после повторного подключения, без взрыва. .