Ciri-ciri bateri ion litium
Lithium adalah logam terkecil dan paling hidup di meja kitaran kimia. Jumlah kecil dan ketumpatan isipadu yang tinggi, sangat popular di kalangan pengguna dan jurutera. Tetapi, ciri-ciri kimia terlalu meriah, ia membawa risiko yang sangat tinggi. Logam litium apabila terkena udara, dengan oksigen menghasilkan pengoksidaan dan letupan yang kuat. Untuk meningkatkan keselamatan dan voltan, saintis telah mencipta bahan seperti grafit dan lithium kobaltate untuk menyimpan atom litium. Struktur molekul bahan-bahan ini membentuk kisi penyimpanan kecil yang dapat digunakan untuk menyimpan atom litium. Dengan cara ini, walaupun shell bateri pecah dan oksigen masuk, oksigen terlalu besar untuk molekul oksigen memasuki sel simpanan kecil ini, sehingga atom litium tidak bersentuhan dengan oksigen dan mengelakkan letupan. Prinsip bateri lithium-ion ini membolehkan orang mencapai tujuan keselamatan sambil memperoleh ketumpatan kapasiti tinggi.
Apabila bateri ion litium dicas, atom litium positif kehilangan elektronnya dan mengoksidasi menjadi ion litium. Ion litium berenang ke elektrod negatif melalui elektrolit, memasuki kisi simpanan elektrod negatif, dan memperoleh elektron, dikurangkan menjadi atom litium. Setelah dikeluarkan, keseluruhan prosedur terbalik. Untuk mengelakkan litar pintas antara kutub positif dan negatif, kertas diafragma dengan banyak lubang nipis untuk mengelakkan litar pintas. Kertas diafragma yang baik juga dapat menutup lubang halus secara automatik apabila suhu bateri terlalu tinggi, sehingga ion litium tidak dapat melintasi, membuang seni mempertahankan diri, untuk mengelakkan bahaya.
Langkah perlindungan
Sel bateri litium boleh mula memberi kesan sampingan setelah berlebihan pada voltan melebihi 3.7V. semakin tinggi voltan berlebihan, semakin tinggi risikonya. Selepas voltan litium lebih tinggi daripada 3.7V, bilangan atom litium dalam bahan katod kurang dari separuh bahan katod, apabila kisi penyimpanan sering runtuh, menyebabkan penurunan kapasiti bateri secara kekal. Sekiranya pengisian berterusan, logam litium seterusnya akan terkumpul di permukaan bahan negatif kerana kisi penyimpanan negatif sudah diisi dengan atom litium. Atom-atom litium ini menghasilkan penghabluran cawangan dari permukaan negatif ke arah ion litium. Kristal logam litium ini melewati kertas diafragma untuk membuat litar pintas kutub positif dan negatif. Kadang-kadang bateri meletup sebelum litar pintas, kerana dalam proses pengecasan berlebihan, elektrolit dan bahan lain akan memecahkan gas, menyebabkan shell bateri atau injap tekanan membengkak, membiarkan oksigen bertindak balas dengan atom litium yang terkumpul di permukaan negatif, dan meletup. Oleh itu, semasa mengecas bateri litium, kita mesti menetapkan had voltan, untuk mengambil kira jangka hayat, kapasiti, dan keselamatan bateri pada masa yang sama. Had atas voltan pengecasan ideal 3.6V.
Terdapat juga had voltan rendah untuk pengosongan bateri litium. Apabila voltan sel kurang dari 2V, sebahagian bahan mula musnah. Dan kerana bateri akan habis, semakin lama bateri tidak dicas, voltan bateri akan semakin rendah. oleh itu, adalah lebih baik untuk tidak melepaskan voltan sel ke 2V. Kapasiti pelepasan bateri Lithium dari 3.0V hingga 2.8V hanya sekitar 3% dari kapasiti bateri. Oleh itu, 3.0V adalah voltan pemotongan pelepasan yang ideal.
Dalam proses pengecasan dan pelepasan, had semasa juga diperlukan. Apabila arus terlalu besar, ion litium terlambat memasuki ruang simpanan dan akan berkumpul di permukaan bahan. Ion litium ini memperoleh elektron, menghasilkan penghabluran atom litium di permukaan bahan, seperti pengecasan berlebihan, menyebabkan bahaya. Sekiranya shell bateri pecah, ia meletup.
Oleh itu, perlindungan bateri lithium-ion merangkumi sekurang-kurangnya tiga aspek: had voltan pengecasan, had voltan pelepasan dan had semasa. Secara amnya, dalam pek bateri litium, selain sel litium, akan ada Sistem Pengurusan Baterai （BMS）, BMS adalah alat utama untuk memberikan ketiga perlindungan ini. Walau bagaimanapun, sistem pengurusan bateri jelas tidak mencukupi, Kami telah melihat bahawa letupan bateri litium berlaku di seluruh dunia. Untuk memastikan keselamatan sistem bateri, terdapat analisis yang lebih teliti mengenai punca letupan bateri di bawah:
Sebab letupan bateri:
1: Polarisasi dalaman sel yang lebih besar!
2: Plat polar menyerap air dan bertindak balas dengan elektrolit.
3: Masalah kualiti dan prestasi elektrolit itu sendiri.
4: Jumlah suntikan cecair tidak memenuhi syarat proses.
5: Prestasi pengedap laser kimpalan yang buruk semasa proses pemasangan, kebocoran udara dan pengukuran kebocoran.
6: Debu, habuk kutub pertama mudah membawa kepada litar pintas mikro, sebab tertentu tidak diketahui.
7: Lembaran elektrod positif dan negatif lebih tebal daripada julat proses, dan sukar untuk memasuki cengkerang.
8: Masalah pengedap suntikan, dan prestasi pengedap manik keluli yang buruk membawa kepada tong gas.
9: Bahan shell adalah dinding shell yang tebal, dan ubah bentuk shell mempengaruhi ketebalan.
Analisis
Sebab-sebab letupan bateri litium dapat diringkaskan sebagailitar pintas luaran, ilitar pintas dalaman,danpengecasan berlebihan. Bahagian luar di sini merujuk kepada bahagian luar sel, termasuk litar pintas yang disebabkan oleh reka bentuk penebat bateri yang lemah.
Apabila litar pintas berlaku di luar, bateri dan alat elektronik gagal memotong litar, haba tinggi akan berlaku di dalam sel, menyebabkan pengewapan sebahagian elektrolit dan menahan cengkerang bateri besar. Apabila suhu dalaman bateri tinggi hingga 135 darjah Celsius, kertas diafragma berkualiti akan menutup lubang halus, tindak balas elektrokimia berakhir atau hampir berakhir, arus turun dengan mendadak dan suhu perlahan-lahan akan turun, sehingga mengelakkan letupan. Walau bagaimanapun, kadar penutupan lubang halus terlalu lemah, atau kertas diafragma yang tidak menutup sama sekali, akan menjadikan suhu bateri terus meningkat, menguap lebih banyak elektrolit, dan akhirnya memecahkan shell bateri, dan bahkan menaikkan suhu bateri untuk dibuat bahan terbakar dan meletup.
Litar pintas dalaman terutamanya disebabkan oleh duri kerajang tembaga dan kerajang aluminium atau penghabluran atom litium seperti lengkung. Logam seperti jarum kecil ini boleh menyebabkan litar pintas mikro. Kerana jarum sangat halus dengan rintangan tertentu, arus tidak akan terlalu besar. Duri kerajang tembaga dan aluminium disebabkan dalam proses pengeluaran, fenomena yang diperhatikan adalah kebocoran bateri terlalu cepat, kebanyakan dapat disaring oleh kilang teras atau kilang pemasangan. Duri kecil juga kecil, kadang-kadang terbakar, menjadikan bateri kembali normal. Oleh itu, kebarangkalian letupan disebabkan oleh litar pintas mikro burr tidak tinggi.
semua kilang sel lithium ion akan menemui beberapa bateri berkualiti buruk yang akan turun volt rendah setelah dicas tidak lama lagi, tetapi beberapa letupan merujuk kepada data statistik. Oleh itu, letupan yang disebabkan oleh litar pintas dalaman disebabkan terutamanya oleh pengecasan berlebihan. Kerana, plat tiang yang terlalu banyak penuh dengan kristalisasi logam lithium jarum, titik tusukan ada di mana-mana, yang akan menyebabkan litar pintas mikro. Oleh itu, suhu bateri secara beransur-ansur akan meningkat, dan akhirnya suhu tinggi akan menyebabkan gas elektrolit. Dalam prosesnya, sama ada suhu tinggi membuat letupan pembakaran bahan, atau cengkerang pecah terlebih dahulu, Ia akan membiarkan udara masuk dan oksidasi sengit logam litium, yang akan menyebabkan letupan.
Tetapi letupan yang disebabkan oleh litar pintas dalaman tidak berlaku pada masa pengisian. Kerana suhu bateri tidak terlalu tinggi untuk membuat bahan terbakar atau gas yang dihasilkan tidak cukup untuk memecahkan shell bateri, pengguna berhenti mengisi. Pada masa ini, haba yang dihasilkan oleh banyak litar pintas mikro perlahan-lahan meningkatkan suhu bateri, setelah beberapa waktu, letupan berlaku.
Berdasarkan jenis letupan di atas,Torphanpasukan teknikal memberi tumpuan kepada perlindungan pengecasan berlebihan, pencegahan litar pintas luaran, dan meningkatkan keselamatan sel untuk membuktikan letupan. Antaranya, perlindungan berlebihan dan pencegahan litar pintas luaran tergolong dalam perlindungan elektronik, yang sangat berkaitan dengan reka bentuk sistem bateri dan pemasangan pek bateri. Fokus peningkatan keselamatan sel adalah perlindungan kimia dan mekanikal, yang sangat berkaitan dengan pengeluar sel bateri.
Spesifikasi Reka Bentuk
Sistem pengurusan bateri Torphan dapat memberikan dua perlindungan keselamatan untuk pengecasan berlebihan, overdischarge dan overcurrent masing-masing, termasuk pengecas dan pek bateri. Pengecas Torphan bertukar AC ke DC dan menghadkan arus maksimum dan voltan maksimum DC. Perlindungan pek bateri mengandungi dua bahagian --- sistem pengurusan bateri dan sel bateri. Untuk perlindungan pertama, sistem pengurusan bateri dapat berkomunikasi dengan pengecas, ia akan mengirimkan pujian seperti had aliran dan menghentikan isyarat pengecasan ke pengecas, menurut kepada maklumat bateri yang dikumpulkan. Apabila pengecas menerima isyarat, pengecas secara automatik akan mengurangkan arus pengecasan atau berhenti mengecas. Apabila pengecas gagal berkomunikasi dengan sistem pengurusan bateri, sistem pengurusan bateri akan memutuskan geganti di dalam pek bateri dan memotong keseluruhan litar pengecasan, yang merupakan perlindungan kedua. Ini bermaksud bahawa walaupun litar gagal, bateri tidak akan berlebihan dan berbahaya.
Pendek kata, semasa reka bentuk sistem bateri, perlindungan elektronik adalah perlindungan pertama untuk pengecasan berlebihan, overdischarge dan overcurrent. Sistem Pengurusan bateri adalah perlindungan kedua.
Walaupun kaedah di atas memberikan dua perlindungan, Kadang-kadang pengguna sering membeli pengecas bukan asli untuk mengecas bateri apabila pengecas rosak, sehingga mereka mungkin membeli pengecas berkualiti rendah atau satu pengecas yang tidak dapat berkomunikasi dengan pengurusan bateri. Ini akan menyebabkan perlindungan pertama hilang. Pengecasan berlebihan adalah faktor terpenting dalam letupan bateri, jadi pengecas rendah dapat disebut sebagai penyebab ledakan bateri.
Barisan pertahanan terakhir
Sekiranya perlindungan elektronik gagal, barisan pertahanan terakhir, akan disediakan oleh sel. Tahap keselamatan sel dapat sedikit dibezakan berdasarkan apakah sel tersebut dapat dipisahkan oleh litar pintas luaran dan overcharge Kerana, sebelum bateri meletup, atom litium terkumpul di bahagian dalam permukaan bahan. Lebih-lebih lagi, perlindungan terhadap pengecasan berlebihan selalunya kerana pengguna menggunakan pengecas rendah dan hanya mempunyai satu barisan pertahanan, oleh itu, rintangan pengecasan sel lebih penting daripada kemampuan menahan litar pintas luaran.
