Hay algunas razones por las que las baterías de litio explotan.

El tipo de explosión de la celda se puede clasificar como cortocircuito externo, cortocircuito interno y sobrecarga. La parte exterior se refiere a la parte exterior de la celda, incluido el cortocircuito causado por un diseño de aislamiento deficiente dentro del paquete de baterías.

El litio es el metal más pequeño y activo de la tabla periódica. Densidad de capacidad tan alta de volumen pequeño, ampliamente bienvenida por consumidores e ingenieros. Pero demasiada actividad química puede ser peligrosa. Cuando se expone al aire, el litio puede explotar en una violenta reacción de oxidación con el oxígeno. Para mejorar la seguridad y el voltaje, los científicos han desarrollado materiales como el grafito y el óxido de litio y cobalto para almacenar átomos de litio. La estructura molecular de estos materiales forma pequeñas celdas de almacenamiento de tamaño nanométrico que se pueden usar para almacenar átomos de litio. De esa manera, incluso si la carcasa de la batería se rompe y entra oxígeno, las moléculas son demasiado grandes para caber en las celdas diminutas, lo que evita que los átomos de litio entren en contacto con el oxígeno y exploten. El principio de la batería de iones de litio permite a las personas obtener su alta densidad de capacidad y lograr el propósito de seguridad al mismo tiempo.

Cuando se carga una batería de iones de litio, los átomos de litio cargados positivamente pierden electrones y se oxidan a iones de litio. Los iones de litio nadan a través del electrolito hasta el electrodo negativo, donde ingresan a una celda, donde obtienen un electrón y se reducen a átomos de litio. Descarga, todo el proceso invertido. Con el fin de evitar que la batería toque y cortocircuite directamente el positivo y negativo, la batería se agregará con una serie de agujeros delgados de papel de diafragma, para evitar cortocircuitos. Un buen papel de diafragma también puede estar en la temperatura de la batería es demasiado alta, cierre automáticamente el orificio, deje que el ión de litio no pueda pasar, para desperdiciar el arte marcial, para evitar el peligro.

Medidas de proteccion

Cuando una batería de litio se sobrecarga a un voltaje superior a 4.2v, pueden comenzar los efectos secundarios. Cuanto mayor sea el voltaje de sobrecarga, mayor será el riesgo. Cuando el voltaje de la batería es superior a 4,2 V, la cantidad de átomos de litio que quedan en el material del ánodo es menos de la mitad y la celda a menudo colapsa, lo que provoca una caída permanente de la capacidad de la batería. Si continúa cargando, debido a que la celda del ánodo ya está llena de átomos de litio, los metales de litio posteriores se acumularán en la superficie del ánodo. Estos átomos de litio crecen cristales dendríticos desde la superficie negativa en la dirección de los iones de litio. Estos cristales de metal de litio pasarán a través del papel del diafragma, provocando un cortocircuito en los polos positivo y negativo. A veces, la batería explotará antes de que ocurra el cortocircuito. Esto se debe a que en el proceso de sobrecarga, el electrolito y otros materiales se agrietarán y producirán gas, haciendo que la carcasa de la batería o la válvula de presión se abulten y agrieten, dejando que el oxígeno entre y reaccione con los átomos de litio acumulados en la superficie del electrodo negativo. y luego explotar. Por lo tanto, al cargar una batería de litio, se debe establecer el límite superior del voltaje, de modo que la vida útil, la capacidad y la seguridad de la batería se puedan considerar al mismo tiempo. El límite superior óptimo de voltaje de carga es 4.2v.

Cuando la descarga de la celda de litio también debe tener el límite inferior de voltaje. Cuando el voltaje de la celda es inferior a 2,4 V, parte del material comienza a descomponerse. Dado que la batería se descargará sola, cuanto más larga sea la descarga, menor será el voltaje. Por tanto, es mejor no poner 2,4v para detener la descarga. Entre 3.0v y 2.4v, las baterías de litio liberan solo alrededor del 3% de su capacidad. Por lo tanto, 3.0v es un voltaje de corte ideal para la descarga.

Además de la limitación de voltaje, también es necesaria una limitación de corriente durante la carga y descarga. Cuando la corriente es demasiado alta, los iones de litio pueden acumularse en la superficie del material antes de que tengan tiempo de ingresar a la celda. Cuando estos iones obtienen electrones, crean cristales de átomos de litio en la superficie del material que, como la sobrecarga, pueden ser peligrosos. En caso de que la caja de la batería se rompa, explotará.

Por lo tanto, la protección de las baterías de iones de litio debe incluir al menos tres elementos: límite superior de voltaje de carga, límite inferior de voltaje de descarga y límite superior de corriente. En general, el paquete de baterías de litio, además del núcleo de la batería de litio, habrá una placa protectora, esta placa protectora es principalmente para proporcionar estas tres protecciones. Sin embargo, la protección de las tres placas de protección obviamente no es suficiente, la explosión de la batería de litio sigue siendo frecuente en todo el mundo. Para garantizar la seguridad del sistema de batería, la causa de la explosión de la batería debe analizarse más detenidamente.

Causa de la explosión de la batería

1. ¡Gran polarización interna!

2. La lámina del electrodo absorbe agua y reacciona con el electrolito para formar un tambor de gas.

3. Calidad y rendimiento del propio electrolito.

4. Durante la infusión, el volumen de infusión no puede cumplir con los requisitos del proceso.

5. Rendimiento de sellado deficiente de la soldadura láser en el proceso de instalación y preparación, fugas de aire, fugas de aire y medición de fugas.

6. Polvo. El polvo extremadamente fino es fácil de causar microcortocircuitos en primer lugar, y se desconoce la razón específica.

7. Las placas de ánodo y cátodo son más gruesas que el rango del proceso y difíciles de colocar en la carcasa.

8, problema de sellado por inyección, rendimiento de sellado deficiente del plomo de la bola de acero al tambor de gas.

9. El material entrante de la cáscara es grueso y la deformación de la cáscara afecta el grosor.

Análisis del tipo de explosión

El tipo de explosión de la celda se puede clasificar como cortocircuito externo, cortocircuito interno y sobrecarga. La parte exterior se refiere a la parte exterior de la celda, incluido el cortocircuito causado por un diseño de aislamiento deficiente dentro del paquete de baterías.

Cuando ocurre un cortocircuito fuera de la celda y los componentes electrónicos no cortan el circuito, se generará mucho calor dentro de la celda, lo que hará que parte del electrolito se vaporice y estire la carcasa de la batería. Cuando la temperatura interna de la batería es de hasta 135 grados Celsius, el papel de diafragma de buena calidad cerrará el poro, la reacción electroquímica terminará o casi terminará, la corriente caerá bruscamente y la temperatura también bajará lentamente, por lo tanto evitando explosión. Sin embargo, un cierre deficiente de los poros o un papel de diafragma sin ningún cierre de poros harán que la temperatura de la batería continúe aumentando, lo que hará que se vaporice más electrolito, lo que eventualmente hará explotar la carcasa de la batería e incluso elevará la temperatura de la batería lo suficiente como para hacer que el material se queme. y explotar.

El cortocircuito interno es causado principalmente por las rebabas de la hoja de cobre y la hoja de aluminio que perforan el diafragma, o el cristal dendrítico de átomos de litio que perfora el diafragma. Estos metales finos con forma de aguja pueden causar un microcortocircuito. Debido a que la aguja es muy delgada y tiene un cierto valor de resistencia, la corriente no es necesariamente muy grande. Las rebabas de cobre y papel de aluminio se producen en el proceso de producción, y el fenómeno observable es que la fuga de la batería es demasiado rápida, la mayoría de las cuales pueden ser detectadas por la fábrica de celdas o la fábrica de ensamblaje. Y debido a que las rebabas son pequeñas, a veces pueden quemarse, lo que permite que la batería vuelva a la normalidad. Por lo tanto, la probabilidad de explosión debido a un cortocircuito de las rebabas no es alta.

Tal declaración puede ser de la fábrica de celdas en el interior a menudo se están cargando pronto, el voltaje es bajo en la batería defectuosa, pero hay pocas explosiones, soporte estadístico. Por lo tanto, la explosión causada por un cortocircuito interno se debe principalmente a una sobrecarga. Porque, después de la sobrecarga, tienes cristales aciculares de litio por toda la placa, puntos de pinchazos por todos lados, micro-cortos por todos lados. Como resultado, la temperatura de la batería aumentará gradualmente y, finalmente, la temperatura alta liberará el gas electrolito. En este caso, si la temperatura es demasiado alta para hacer que el material se queme y explote, o si la carcasa se rompe primero, de modo que el aire entra y el metal de litio se oxida violentamente, es el final de la explosión.

Sin embargo, la explosión causada por un cortocircuito interno causado por la sobrecarga no ocurre necesariamente en el momento de la carga. Es posible que los consumidores dejen de cargar sus teléfonos y los saquen antes de que la batería esté lo suficientemente caliente como para quemar el material y producir suficiente gas como para reventar la carcasa de la batería. En este momento, el calor generado por numerosos microcortocircuitos aumentará lentamente la temperatura de la batería y, después de un período de tiempo, se producirá la explosión. La descripción común de los consumidores es que levantan el teléfono y lo encuentran caliente, lo tiran y explota.

Basándonos en los tipos de explosión anteriores, podemos centrarnos en la prevención de sobrecargas, la prevención de cortocircuitos externos y mejorar la seguridad de la celda. Entre ellos, la prevención de sobrecargas y la prevención de cortocircuitos externos pertenecen a la protección electrónica, que está estrechamente relacionada con el diseño del sistema de batería y la instalación de la batería. El énfasis de la mejora de la seguridad de las células es la protección química y mecánica, que está estrechamente relacionada con los fabricantes de células.

La especificación de diseño

Debido a que hay cientos de millones de teléfonos móviles en el mundo, la tasa de fallas de la protección de seguridad debe ser inferior a uno en 100 millones para lograr la seguridad. Como resultado, la tasa de fallas de la placa de circuito es generalmente muy superior a uno en 100 millones. Por lo tanto, los sistemas de baterías deben diseñarse con más de dos líneas de defensa. Un error común es usar un adaptador directamente al grupo de carga. Esto sobrecargará la tarea de protección, completamente al paquete de baterías en la placa de protección. Aunque la tasa de falla de la placa protectora no es alta, incluso si la tasa de falla es baja a uno en un millón, la probabilidad global todavía tiene accidentes de explosión todos los días.

Si el sistema de batería puede estar sobrecargado, sobredescargado, sobrecorriente son respectivamente para proporcionar dos protecciones de seguridad, cada tasa de falla de protección si es uno en diez mil, dos protecciones se pueden reducir a uno en cien millones. El diagrama de bloques del sistema de carga de batería común es el siguiente, que incluye el cargador y el paquete de baterías dos principales. El cargador incluye un adaptador y un controlador de carga. El adaptador convierte la corriente alterna en corriente continua y el controlador de carga limita la corriente y el voltaje máximos de la corriente continua. El paquete de baterías consta de dos partes, la placa de protección y la celda, y un PTC para limitar la corriente máxima.

Tome el sistema de batería del teléfono celular como ejemplo, el sistema de protección de sobrecarga UTILIZA el voltaje de salida del cargador establecido en aproximadamente 4.2v para lograr la primera capa de protección, de modo que incluso si falla la placa de protección en el paquete de batería, la batería no se sobrecargado y riesgo. La segunda protección es la función de protección de sobrecarga en la placa de protección, que generalmente se establece en 4.3v. De esta manera, la placa de protección generalmente no es responsable de cortar la corriente de carga, solo cuando el voltaje del cargador es anormalmente alto, solo es necesario actuar. La protección contra sobrecorriente está a cargo de la placa de protección y la placa limitadora de corriente, esta es también dos protecciones para evitar sobrecorriente y cortocircuito externo. Porque la sobredescarga solo puede ocurrir en el proceso de uso de la electrónica. Por lo tanto, el diseño general es la placa de circuito del producto electrónico para proporcionar la primera protección, el paquete de baterías en la placa de protección proporciona una segunda protección. El dispositivo debe apagarse automáticamente cuando detecta un voltaje de suministro de energía por debajo de 3.0v. Si esta función no se diseñó cuando se diseñó el producto, la protección cerrará el circuito de descarga cuando el voltaje se reduzca a 2.4v.

En resumen, el sistema de batería debe estar diseñado para proporcionar dos protecciones electrónicas contra sobrecarga, sobredescarga y sobrecorriente. La placa protectora es la segunda protección. Quítese el escudo y cárguelo. Si la batería explota, es un mal diseño.

Aunque el método anterior proporciona dos capas de protección, los consumidores a menudo compran cargadores no originales para cargar los cargadores después de que los cargadores se rompen, y los cargadores a menudo quitan el controlador de carga para reducir el costo debido a consideraciones de costo. Como resultado, el dinero malo expulsa el dinero bueno y hay muchos cargadores inferiores en el mercado. Esto deja a la sobrecarga sin su primera y más importante línea de defensa. Y la sobrecarga es el factor más importante que causa la explosión de la batería, por lo tanto, un cargador inferior puede ser considerado el culpable de la explosión de la batería.

Por supuesto, no todos los sistemas de baterías utilizan el esquema que se muestra arriba. En algunos casos, la batería también tendrá un diseño de controlador de carga. Por ejemplo, muchas computadoras portátiles tienen un controlador de carga conectado a una batería. Esto se debe a que las computadoras portátiles generalmente tienen un controlador de carga integrado en la computadora, lo que le da al consumidor solo un adaptador. Por lo tanto, la batería externa de la computadora portátil debe tener un controlador de carga para garantizar la seguridad de la batería externa cuando se usa el adaptador para cargar. Además, el producto que UTILIZA el encendedor de cigarrillos del automóvil para cargar, a veces también puede hacer un controlador de carga en la batería.

Desesperado

Si las salvaguardas electrónicas fallan, la celda proporciona la última línea de defensa. El nivel de seguridad de la celda se puede clasificar aproximadamente según si la celda puede sufrir un cortocircuito y una sobrecarga. Porque, antes de que la batería explote, si hay átomos de litio apilados en la superficie del material, la explosión será más poderosa. Además, los consumidores que utilizan cargadores defectuosos a menudo reducen la protección contra sobrecargas a una línea defensiva, por lo que la capacidad de la celda para resistir la sobrecarga es más importante que su capacidad para resistir un cortocircuito externo.

Comparación de seguridad entre la caja de aluminio y la caja de acero, la caja de aluminio tiene mayores ventajas de seguridad que la caja de acero.

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