¿Por qué las baterías de litio se encienden espontáneamente?

Principio de autoencendido

El litio es el metal más activo del mundo. Las baterías de iones de litio son de tamaño pequeño, alta densidad y alta densidad de energía, lo que las convierte en la primera opción para vehículos eléctricos. En el trabajo de las baterías de iones de litio, el uso de iones de litio para ganar y perder electrones y la migración y acumulación para lograr el almacenamiento de energía eléctrica.

Cuando la batería está cargada, los átomos de litio del electrodo positivo pierden electrones y se convierten en iones de litio, lo que provoca una diferencia de potencial. Los iones de litio en el medio electrolítico migran al electrodo negativo bajo la acción de la diferencia de potencial. Al descargar, todo el programa se invierte. Todo el proceso de trabajo se completa con la pérdida de metal de litio en el electrodo y la migración de electrones e iones de litio en el electrolito.

Sin embargo, las propiedades químicas del litio son demasiado activas. El metal de litio se expone al aire y produce una fuerte reacción de oxidación con el oxígeno, lo que provoca combustión y explosión.

Por lo tanto, en la aplicación práctica de las baterías de litio, los científicos han intentado todos los medios para evitar la conversión de iones de litio en el electrolito en metal litio y para bloquear el litio metálico en grafito o compuestos de litio. A menudo se escucha que el fosfato de hierro y litio y el ácido de cobalto El litio es un material que almacena átomos de litio.

Problemas de seguridad de la batería de alimentación: las baterías de litio de los vehículos eléctricos no se encienden automáticamente

Al mismo tiempo, para evitar que entre aire en el interior de la batería, también se han tomado una serie de medidas de protección. Esto hace que el metal de litio no explote en contacto con el oxígeno.

En uso, la razón por la que la batería de litio se encenderá espontáneamente es porque las medidas de protección no están en su lugar o se destruye una fuerza externa grave, lo que resulta en fallas de protección, lo que hace que el litio metálico entre en contacto con el aire.

Medidas de protección habituales

la carcasa exterior está protegida. Para evitar que entre aire, la batería de litio se empaqueta en un contenedor cerrado y generalmente está equipada con una carcasa de acero inoxidable y una carcasa de aleación de aluminio para evitar daños por fuerza externa. Por ejemplo, los vehículos eléctricos de Tesla incluso utilizan protectores de aleación de titanio para evitar daños en el contenedor de la batería durante el uso, especialmente en accidentes de tráfico.

La protección del bloque de diafragma protege contra daños desde el interior de la batería al tiempo que evita daños por fuerza externa.

Por lo general, para evitar que los polos positivo y negativo de la batería se toquen directamente y se cortocircuiten, hay un diafragma en la batería, que separa los electrodos positivo y negativo en una mano y permite que los iones cargados pasen por la otra. mano.

Sin embargo, en las baterías de litio, el diafragma también tiene otra función protectora. Cuando la temperatura de la batería es demasiado alta, el espacio del diafragma se cerrará automáticamente, por lo que los iones de litio no pueden pasar, terminando así la reacción de toda la batería. Por lo tanto, se evita que la batería se someta a alta presión debido a una temperatura excesiva, lo que provoca el problema de que se rompe la estructura de sellado de la batería.

Protección de sobrecarga, no solo para bloquear el aire, sino también para evitar que el litio metálico se escape del electrodo.

Los científicos utilizan los mecanismos de celosía de materiales y nanovacios de los materiales de los electrodos para almacenar y bloquear el litio metálico formado durante la carga y descarga.

De esta manera, incluso si la carcasa de la batería se rompe y entra oxígeno, las moléculas de oxígeno son demasiado grandes para entrar en estas células finas y se evita la combustión espontánea.

Sin embargo, cargar con voltaje excesivo o cargar durante mucho tiempo puede causar daños muy peligrosos a la batería de litio.

Después de que el voltaje de carga de la batería de litio sea más alto que el voltaje nominal (generalmente 4.2V), si la carga continúa, el ión de litio se acumulará en la superficie del material del electrodo negativo porque el electrodo negativo se ha llenado con átomos de litio. Debido a la polarización, estos iones de litio forman transferencia de electrones, forman litio metálico y desarrollan dendritas desde la superficie del electrodo negativo hacia los iones de litio.

Estos metales de litio sin protección de electrodo son extremadamente activos, por un lado, y son propensos a reacciones de oxidación y explosión. Por otro lado, el cristal de litio metálico formado atraviesa el separador, cortocircuitando los electrodos positivo y negativo, provocando así un cortocircuito y generando una temperatura elevada. A altas temperaturas, materiales como los electrolitos se agrietan para producir gas, lo que hace que la carcasa de la batería o la válvula de presión se abulten y se rompan, lo que permite que el oxígeno entre y reaccione con los átomos de litio depositados en la superficie del electrodo negativo, provocando una explosión.

Al cargar la batería de litio, asegúrese de establecer el límite de voltaje superior y la protección contra sobrecargas. Dicho circuito de protección se instala en una batería de litio producida por un fabricante de baterías habitual. Se apaga automáticamente cuando el voltaje excede el estándar o la batería está llena.

De hecho, la combustión espontánea no es fácil.

Bajo la protección de carcasas, diafragmas y circuitos calificados, no es fácil quemar baterías de litio de forma espontánea.

Especialmente en una batería de litio de material inorgánico, por ejemplo, una batería de fosfato de hierro y litio, ya que la batería no utiliza un material orgánico como una batería de litio ternaria, incluso si la destrucción del material y el cortocircuito ocurren dentro de la batería, la alta temperatura generada no provocar la descomposición del material inorgánico. Produce gas a alta presión, que a su vez explota espontáneamente. En el experimento, incluso si la batería de fosfato de hierro y litio calificada se coloca en leña (la temperatura de la leña es inferior a 600 ° C), no habrá explosión ni condiciones naturales.

Al mismo tiempo, compare con la situación de que el predesarrollo de vehículos de nueva energía no ha reconocido las medidas de protección en el uso real de los vehículos, en la actualidad, después de décadas de exploración y uso práctico de millones de vehículos de nueva energía en todo el mundo, a partir de baterías. fabricantes a fabricantes de automóviles. Haber acumulado suficiente experiencia.

La resistencia protectora de la carcasa exterior de la batería de litio se mejora en gran medida, y la protección de la batería puede ser eficaz incluso en el caso de un accidente de tráfico grave, como la desintegración de todo el vehículo.

En la selección de separadores de batería, los fabricantes también son plenamente conscientes de la importancia de utilizar un diafragma con autoprotección. En la actualidad, esta tecnología se ha utilizado en productos de baterías de litio de alta calidad en general. Para la aplicación de dispositivos de protección contra sobrecargas, ya se ha convertido en un estándar obligatorio nacional. Los dispositivos de protección electrónica calificados y los sistemas de gestión de baterías maduros han reducido en gran medida las posibilidades de combustión espontánea de baterías de litio de vehículos de nueva energía.

En el caso de la combustión espontánea actual de vehículos de nueva energía, ninguno de ellos fue causado por explosión de combustión espontánea del paquete de baterías en condiciones normales de conducción. La explosión de la autoignición de más baterías de litio de vehículos de nueva energía proviene de accidentes de tráfico extremadamente graves y modificaciones inadecuadas del equipo eléctrico en el automóvil. Después de casi mil grados de tostado a alta temperatura, finalmente se encendió la batería de litio.

Para los consumidores, la batería de litio de los vehículos de nueva energía es generalmente muy segura. Sin embargo, es necesario prevenir el hecho de que en el caso de un brote industrial importante, el uso indiscriminado de fabricantes individuales y la guerra de precios de los productos han llevado al descuido de la protección de la batería y los peligros ocultos causados por la modificación ilegal de vehículos eléctricos.

[Comentario breve de Electric Vehicle Times Network] Batería natural y explosión Para los vehículos de nueva energía, la gente siempre piensa que conducir un vehículo de nueva energía es como una bomba de relojería de un transportista, que afecta la promoción y el desarrollo de vehículos de nueva energía. De hecho, la batería de litio no es tan terrible.