การวิเคราะห์เฉพาะการระเบิดของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - 휴대용 전원소 공급업체

หลักการของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนประกอบด้วยอิเล็กโทรดบวก ขั้วบวก ไดอะแฟรม และอิเล็กโทรไลต์ ชั้นอิเล็กโทรดบวกและลบถูกม้วนเข้าด้วยกันอย่างแน่นหนา และชั้นและชั้นอิเล็กโทรดถูกแยกออกจากฉนวน และอิเล็กโทรดบวกและลบจะถูกจุ่มลงในอิเล็กโทรไลต์ แบตเตอรี่ทรงกระบอกและแบตเตอรี่สี่เหลี่ยมถูกนำมาใช้เป็นโครงสร้างแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่ประกอบด้วยสารประกอบลิเธียมแทรกสองชนิดที่แตกต่างกันตามลำดับ

วัสดุของอิเล็กโทรดบวกประกอบด้วยโลหะทรานซิชันออกไซด์ โลหะออกไซด์ โลหะซัลไฟด์ และอื่นๆ อย่างแน่นหนา เชิงพาณิชย์ วัสดุอิเล็กโทรดบวกที่ใช้กันทั่วไปในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนถือเป็นวัสดุแอโนดที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดสำหรับออกไซด์ของโลหะทรานซิชัน วัสดุแอโนดประกอบด้วยวัสดุอโลหะอนินทรีย์ที่แน่นหนา คอมโพสิตโลหะ-อโลหะ ออกไซด์ของโลหะ และอื่นๆ

วัสดุอิเล็กโทรดลิเธียมเหล็กฟอสเฟตเชิงบวกและเชิงลบ วัสดุอิเล็กโทรดถูกสร้างขึ้นบนวัสดุตัวนำซึ่งกำหนดแรงดันไฟและความจุของอิเล็กโทรไลต์ของแบตเตอรี่เป็นชิ้นส่วนที่แน่นหนาของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน และทำหน้าที่ส่งกระแสไฟฟ้าในระหว่างการชาร์จและการคายประจุแบตเตอรี่ เพื่อป้องกันไม่ให้วัสดุอิเล็กโทรดบวกและลบจุ่มอยู่ในอิเล็กโทรไลต์ในสารละลายอิเล็กโทรไลต์ วัสดุอิเล็กโทรดบวกและลบจะถูกแยกออกจากวัสดุอิเล็กโทรดบวกและลบที่จุ่มอยู่ในอิเล็กโทรไลต์ LI ถูกนำมาจากขั้วบวก และขั้วลบจะถูกฝังไว้ในขั้วลบ ขั้วบวกจะอยู่ในสถานะลิเธียม โดยประจุชดเชยของอิเล็กตรอนจะได้รับการจ่ายโดยวงจรภายนอกเพื่อให้แน่ใจว่าประจุมีความสมดุล

การคายประจุสัมพันธ์กับการคายประจุ และลิเธียมจะถูกเอาออกจากขั้วลบและฝังอยู่ในวัสดุแคโทดโดยอิเล็กโทรไลต์ ภายใต้สภาวะการชาร์จและการปล่อยประจุปกติ ไอออนลิเธียมจะถูกฝังและถูกเอาออกระหว่างวัสดุคาร์บอนหลายชั้นและโครงสร้างหลายชั้น ซึ่งโดยทั่วไปแล้วจะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในระยะห่างของชั้นวัสดุเท่านั้นโดยไม่ทำให้โครงสร้างผลึกของวัสดุเสียหาย ในระหว่างกระบวนการชาร์จและคายประจุ โครงสร้างทางเคมีของวัสดุอิเล็กโทรดเชิงลบนั้นแทบจะไม่เปลี่ยนแปลงเลย

สมการปฏิกิริยาไอออนนั้นเป็นไปไม่ได้มากขึ้นเรื่อยๆ ที่จะเพิ่มมาตรการรักษาความปลอดภัยภายในแบตเตอรี่ เนื่องจากต้องการความจุที่สูงขึ้นเพื่อยืดอายุการใช้งานแบตเตอรี่ นับตั้งแต่การนำแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนออกสู่เชิงพาณิชย์ในปี 1991 จนถึงการออกกฎบัตรฉบับนี้ ความจุพลังงานของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนได้เพิ่มกลไกการระเบิดของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนสี่ถึงห้าเท่า ดังนั้นเราจึงเข้าใจวิธีการทำงานของมัน และเราสามารถเข้าใจได้ว่าสาเหตุเดิมทำให้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนระเบิดได้อย่างไร

การชาร์จและการคายประจุของแบตเตอรี่ขยายผลึกสาขาลิเธียมคือการถ่ายโอนไอออนลิเธียมกลับคืน ในระหว่างการชาร์จ ไอออนลิเธียมจะถูกลดขนาดเหลือเพียงลิเธียมโลหะที่ฝังอยู่ในอิเล็กโทรดลบ โดยทั่วไปลิเธียมสามารถฝังอยู่ในโครงสร้างระหว่างชั้น ซึ่งอาจเติบโตขึ้นบนพื้นผิวของอิเล็กโทรดเนื่องจากความไม่แน่นอนของการเติบโต และชั้นการเติบโตมีโครงสร้างแบบแทงเหมือนกับกิ่ง ซึ่งอาจสร้างความเสียหายให้กับไดอะแฟรมของแบตเตอรี่ ส่งผลให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจรภายในแบตเตอรี่

และแบตเตอรี่ระเบิด หากแบตเตอรี่ชำรุด อนุภาคโลหะจะเชื่อมขั้วบวกและขั้วลบผ่านชั้นฉนวนของแบตเตอรี่ เปลี่ยนทิศทางของกระแสไฟ ทำให้วัสดุภายในเสื่อมสภาพ ทำให้เกิดปฏิกิริยาเคมีสูญเสียการควบคุม ปล่อยความร้อนออกมามากขึ้น ทำให้ชุดแบตเตอรี่ติดไฟ การชาร์จแบตเตอรี่ในปัจจุบันของเรามีระบบป้องกัน แรงดันไฟแบตเตอรี่ป้อนกลับ พร้อมแจ้งเตือนการชาร์จเกิน ซึ่งอาจทำให้เกิดการชาร์จเกิน ระบบป้องกันแบตเตอรี่ หรือเครื่องชาร์จแบตเตอรี่เสียหาย เมื่อเกิดการชาร์จ ลิเธียมไอออนที่เหลืออยู่ในวัสดุแคโทด จะถูกเอาออกต่อไปและฝังอยู่ในวัสดุขั้วลบ หากลิเธียมที่ฝังอยู่ในอิเล็กโทรดคาร์บอนลบถึงระดับสูงสุด ลิเธียมส่วนเกินจะเกาะอยู่บนวัสดุอิเล็กโทรดลบในรูปแบบโลหะลิเธียม ทำให้ประสิทธิภาพความเสถียรของแบตเตอรี่ลดลงอย่างมาก

แม้แต่การระเบิดยังเกี่ยวข้องกับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน ไม่เพียงแต่ความจุของแบตเตอรี่จะดีขึ้นเท่านั้น แต่ประสิทธิภาพด้านความปลอดภัยก็ไม่สามารถละเลยได้เช่นกัน ในปัจจุบันผู้ผลิตแบตเตอรี่บางรายมีมาตรฐานความปลอดภัยสูงแม้กระทั่งในการตรวจจับแบตเตอรี่ เราเข้าใจว่าเมื่อตะปูเจาะเข้าไปในแบตเตอรี่ มันจะเชื่อมต่อโดยตรงกับขั้วบวกและขั้วลบ ซึ่งจะทำให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจรภายใน

นอกจากนี้ เจลอิเล็กโทรไลต์และโพลีเมอร์อิเล็กโทรไลต์ยังอยู่ระหว่างการสำรวจเพิ่มเติม โดยเฉพาะการพัฒนาโพลีเมอร์อิเล็กโทรไลต์ ซึ่งไม่มีอิเล็กโทรไลต์อินทรีย์เหลวระเหยในแบตเตอรี่ ซึ่งช่วยเพิ่มความปลอดภัยของแบตเตอรี่ได้อย่างมาก