¿Qué pasa con la seguridad de las baterías de litio?

En los últimos años, la explosión de las baterías de teléfonos móviles y computadoras portátiles ya no puede atraer el globo ocular, la deflagración del automóvil eléctrico y el incendio de la electricidad de litio son las noticias de la fábrica. Y la reciente explosión de incendio de la batería a gran escala SamsungGalaxyNote7, una vez más, el problema de seguridad de la batería de iones de litio en el centro de atención como nunca antes.

Además del uso de factores externos, la batería de iones de litio depende principalmente de la base del sistema electroquímico y la seguridad de la estructura del electrodo / baterías, factores internos como el diseño y el proceso de producción, las baterías utilizadas en el sistema electroquímico son las más fundamentales factor de seguridad de la batería. El autor aquí será desde varios ángulos diferentes para analizar la seguridad de la batería de iones de litio.

Punto de vista termodinámico: los estudios han confirmado que no está solo en el ánodo, la superficie de los materiales del ánodo también están cubiertos por una capa de membrana delgada de pasivación que cubre la membrana de pasivación del ánodo positivo en la superficie de los aspectos del rendimiento de la batería de iones de litio. ser un impacto muy importante, y los problemas de interfase especiales existen solo en el sistema de fluido electrolítico orgánico no acuoso. Quiero enfatizar aquí es que, desde el ángulo del nivel de Fermi en términos del sistema existente de batería de iones de litio es inestable en termodinámica, es capaz de trabajar estable debido a la película de pasivación de superficie positiva y negativa en la cinética de aislado de el ánodo y el electrolito son otra reacción.

Por lo tanto, la seguridad de la electricidad de litio y es la integridad de la membrana de pasivación de la superficie del cátodo y está directamente relacionada con el grado de densidad y conocer el problema para comprender los problemas de seguridad de la electricidad de litio será crucial.

El carro electrico

Punto de vista de la transferencia de calor: el comportamiento inseguro de la batería de iones de litio (incluida la sobrecarga de la batería, la descarga, la carga y descarga rápidas, el cortocircuito, las condiciones mecánicas y el choque térmico de alta temperatura, etc.) fácil de activar la batería interna riesgo de efectos secundarios y generar calor, destrucción directa del cátodo y membrana de pasivación de la superficie del ánodo.

Cuando la temperatura de la celda aumenta a 130 ℃, la película SEI en la superficie de la descomposición del ánodo, el litio conduce a un negativo de carbono altamente activo expuesto a una reacción de reducción de oxidación severa en el electrolito, el calor generado por la batería de alto riesgo en el estado. Cuando la temperatura local interna de la batería a 200 ℃ arriba, la descomposición del ánodo de desprendimiento de oxígeno de la membrana de pasivación de la superficie del ánodo, y continuar con la reacción violenta del electrolito para producir una gran cantidad de calor y formar una alta presión interna. Cuando la temperatura de la batería es superior a 240 ℃, también con ánodo de carbón de litio con intensa reacción exotérmica de aglutinante.

Visible, la rotura de la superficie del cátodo de la película SEI conduce a un ánodo de li intercalado altamente activo y una reacción altamente exotérmica del electrolito, la temperatura de la batería es la razón directa para causar la fuga térmica de la batería. Y la descomposición del material del ánodo de reacción exotérmica sólo térmica fuera de control uno de los enlaces, ni siquiera es el factor más importante.

La estructura de fosfato de hierro y litio (LFP) es muy estable, las condiciones de descomposición térmica no suelen ocurrir, pero los otros efectos secundarios peligrosos todavía existen en la batería LFP, por lo tanto, las baterías LFP en la "seguridad" es un sentido relativo. Podemos ver en el análisis anterior, la importancia del control de temperatura en la seguridad de la electricidad de litio. En relación con la batería pequeña de 3 c, la batería de gran potencia porque la estructura de la celda, el modo de trabajo y el entorno, varios factores conducen a una disipación de calor más difícil, por lo que el sistema de batería de gran potencia es muy importante para el diseño de gestión térmica.

Inflamabilidad de los materiales de los electrodos: la electricidad de litio que utiliza disolventes orgánicos es inflamable y el punto de inflamación es demasiado bajo, conduce a un comportamiento inseguro de la fuga térmica, es fácil de encender el punto de inflamación bajo de los componentes líquidos inflamables y hace que la batería se queme. Los materiales de carbono del ánodo de la batería de iones de litio, el diafragma y el carbono conductor del ánodo también son inflamables.

Electricidad de litio: la posibilidad de combustión es mayor que el riesgo de explosión de la batería, pero la batería debe ir acompañada de una explosión ardiente. Además, cuando la batería se agrieta y el ambiente externo de alta humedad del aire, el agua y el oxígeno en el aire es extremadamente fácil con el electrodo de carbono negativo de litio incrustado, las reacciones químicas severas liberan grandes cantidades de calor y provocan la quema de la batería. La inflamabilidad del material del electrodo es la batería de iones de litio en relación con una de las grandes diferencias entre la batería secundaria de drenaje.

Problema relacionado con el metal de litio de sobrecarga: cualquier tipo de comercialización de batería secundaria, necesita medidas efectivas de prevención de sobrecarga para garantizar que la batería esté completamente cargada y evitar problemas de seguridad de sobrecarga inadecuados. La carga de electricidad de litio dará como resultado muchas consecuencias graves, como el daño del material del ánodo de la estructura del cristal y los ciclos de vida del deterioro, agravará el electrolito en la superficie de la oxidación del ánodo y la fuga térmica, el litio y el análisis negativo y causarán problemas de seguridad como cortocircuitos /escapes térmicos.

Por lo tanto, evitar la sobrecarga es extremadamente importante para la seguridad del uso de electricidad de litio. Con batería secundaria de drenaje, el control del voltaje de carga es la batería de iones de litio que solo evita las medidas de protección contra sobrecargas. Principalmente proviene de los materiales del ánodo en el voltaje de carga de la batería de iones de litio que cambia completamente del estado de litio cerca del final de la causa, y es difícil detectar el grado completo del proceso de carga del ánodo de grafito (debido a su potencial de litio incorporado muy cerca al litio metálico), con el fin de evitar la dificultad de monitorización del voltaje del cátodo, se utiliza comúnmente el diseño de capacidad límite de la batería de iones de litio.

Por supuesto, el límite de otra función principal es garantizar que el cátodo tenga suficiente capacidad extra y evitar el litio negativo. Sin embargo, hay tres cosas que cambiarán el exceso de capacidad negativo:

La tasa de atenuación del ánodo de grafito es más alta que la capacidad del material del ánodo, se ha confirmado en casi toda la combinación de material del ánodo en el sistema.

Debido a que el diseño de la estructura del electrodo es irrazonable, o bajo la condición de uso inadecuado, como alta relación, baja temperatura y sobrecarga, etc.) causado por análisis local de litio negativo.

El electrolito y los efectos secundarios causados por el grado de impureza de carga negativa aumentan gradualmente pierden capacidad de almacenamiento de litio adicional.

La ocurrencia de cualquiera de estas condiciones conducirá al cátodo y el análisis de la deficiencia del litio, la capacidad de almacenamiento de litio y el litio metálico es el principal culpable de los problemas de seguridad de la electricidad de litio. Estos problemas en la batería de potencia de gran capacidad son más serios, incluso el BMS no puede resolver fundamentalmente estos problemas.

El autor aquí debe enfatizar que los tres factores anteriores se volverán más prominentes con la batería, es decir, los problemas de seguridad de las baterías viejas serán más serios que los de una batería nueva, y este problema no ha atraído suficiente atención.

Casi dos años para discutir un tema muy candente es el "desarrollo de gradiente" de la batería de energía, alcanzará la vida útil de la batería de energía (en teoría, pero también el 70% restante de la capacidad) para su reutilización y uso con fines de almacenamiento de energía. El punto de partida de la idea es bueno, pero dado el peligro oculto para la seguridad de las baterías viejas, así como la mayor parte del status quo doméstico actual del fabricante de baterías de energía de baja calidad, personalmente no creo que el desarrollo del gradiente de batería de energía sea práctico. operabilidad en poco tiempo.

De hecho, también podemos desde otro ángulo comparar el drenaje de la batería secundaria y los problemas de seguridad de la electricidad de litio. Toda la batería secundaria, tanto de agua como del sistema orgánico de la batería secundaria, cargando su seguridad se basa en la capacidad límite (exceso de capacidad negativo) basada en los principios básicos.

Si desaparece esta premisa, la consecuencia de la sobrecarga es el drenaje de la batería secundaria de producción, es el cátodo para la batería de iones de litio de litio. Sin embargo, varios tipos de batería secundaria de drenaje que utilizan electrolito acuoso tienen una naturaleza única, es decir, el agua se puede descomponer en hidrógeno y oxígeno durante la sobrecarga, y se pueden generar hidrógeno y oxígeno o un catalizador compuesto en la superficie del compuesto en el agua del electrodo, por lo que No es difícil de entender que el drenaje de la batería secundaria usamos ampliamente el principio del "ciclo de oxígeno" para implementar la protección de sobrecarga.

En la batería de iones de litio, el ánodo una vez precipita el litio metálico altamente reactivo, el metal de litio no se elimina y causa problemas de seguridad dentro de la batería. Aunque debido al voltaje de ruptura del drenaje de agua, los límites de la batería secundaria mejoran aún más la densidad de energía, pero no se olvide, también para el drenaje de agua, la batería secundaria proporciona una solución de prevención de sobrecarga casi perfecta e insustituible.

En comparación con las baterías de iones de litio y el drenaje de esta batería secundaria Angle, la electricidad de litio que utiliza electrolito orgánico no tiene las características de descomposición y reconstrucción reversibles, y una vez que una producción de litio de metal altamente reactivo no podrá eliminar. Entonces, en cierto sentido, ¡la batería de iones de litio para problemas de seguridad no es una solución!

Mediante algunas medidas técnicas de aplicación integral, como la tecnología de control térmico (PTC), el revestimiento cerámico de la superficie del cátodo y los aditivos de protección contra sobrecargas, el diafragma sensible al voltaje y el electrolito retardante de llama pueden mejorar efectivamente la seguridad de la electricidad de litio, pero estas medidas pueden ' t resuelve fundamentalmente el problema de la seguridad de la electricidad de litio, porque la electricidad de litio en el sistema termodinámico es inestable. Por otro lado, estas medidas no solo aumentan el costo, sino que también reducen la densidad energética de la batería.

Si tenemos en cuenta los factores anteriores, entenderemos, la "seguridad" de la electricidad de litio es un sentido relativo. Los lectores pueden notar que las baterías comunes, como las baterías alcalinas de hidruro metálico de níquel, plomo y manganeso, los consumidores pueden comprar directamente en la tienda hasta el núcleo, con la batería de iones de litio es una excepción.

De acuerdo con las regulaciones de la industria de la electricidad de litio, el fabricante de la batería a la compañía Pack autorizada solo venderá sus baterías, nuevamente por Pack las baterías y la placa de protección de la batería encapsulada en un paquete vendido a los productores de aparatos eléctricos en lugar de a los consumidores, y el paquete de baterías debe coincidir con cargador dedicado utilizado estrictamente de acuerdo con las disposiciones del método. La lógica detrás de este modelo de negocio en particular, se basa principalmente en consideraciones de seguridad de la electricidad de litio.

Antes de que un Boeing 787 "sueño" conmocionara a la industria, los incendios de baterías de litio, así como el reciente SamsungGalaxyNote7, una amplia gama de explosiones de incendios de baterías, es por la seguridad del problema de las baterías de iones de litio, una vez más sonó la alarma.

En relación con Samsung, Apple ha sido relativamente conservadora en cuanto a batería, la capacidad de la batería y el voltaje de carga máximo es más bajo que el Samsung. Y a la luz del alto voltaje de 4.4 V GalaxyNote7 LCO, Apple en el recientemente lanzado una nueva generación de I-phone 7 todavía UTILIZA es con I-4.35 VLCO Phone6 serie del mismo material de electrodo positivo.

Apple está en la batería para tomar una estrategia robusta conservadora parcial, personalmente creo que se basa principalmente en consideraciones de seguridad, Apple preferiría sacrificar un poco la capacidad de la batería y la densidad de energía para garantizar la seguridad. Debido a que, según los informes de los medios de comunicación, el Samsung GalaxyNote7 retira masivamente una pérdida económica directa que podría ser tan alta como $ 2 mil millones, la pérdida indirecta de valor de marca será inconmensurable.

El autor debe enfatizar aquí es que BMS no puede resolver el problema de la seguridad de la batería de iones de litio, que está determinada por el principio de funcionamiento básico del BMS. La seguridad del sistema de batería de potencia depende fundamentalmente de las baterías de monómero, y los problemas de seguridad de batería tras grupo de gran potencia se ampliarán y serán más sobresalientes. En los últimos años, la industria eléctrica de litio nacional se ha llenado de baterías de iones de litio que unificarán el lago del río y reemplazarán a otras baterías secundarias, solo desde una perspectiva de seguridad, este argumento es absurdo.

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