El principio de inflado de la batería de litio y explosión de gas.

Primero, características de la batería de iones de litio

El litio es el metal más pequeño y activo de la tabla periódica química. De tamaño pequeño y alta densidad de capacidad, es ampliamente bienvenido por consumidores e ingenieros. Sin embargo, las propiedades químicas son demasiado activas y representan un riesgo muy alto. Cuando se expone al aire, el metal de litio puede explotar con una intensa oxidación del oxígeno. Para mejorar la seguridad y el voltaje, los científicos han inventado materiales como el grafito y el óxido de litio y cobalto para almacenar átomos de litio. La estructura molecular de estos materiales forma una red de almacenamiento a nanoescala que se puede utilizar para almacenar átomos de litio. 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, por lo que los átomos de litio no entran en contacto con el oxígeno para evitar una explosión.

Este principio de las baterías de iones de litio permite a las personas lograr una densidad de alta densidad al tiempo que logran la seguridad. Cuando se carga una batería de iones de litio, el átomo de litio del electrodo positivo pierde electrones y se oxida a iones de litio. Los iones de litio nadan a través del electrolito hasta el electrodo negativo, entran en la celda del electrodo negativo y obtienen un electrón, que se reduce a un átomo de litio. Al descargar, todo el programa se invierte. Para evitar que la batería se cortocircuite por contacto directo entre los terminales positivo y negativo, se agrega a la batería un papel separador con una gran cantidad de orificios finos para evitar cortocircuitos. Un buen papel de diafragma también puede cerrar automáticamente los poros cuando la temperatura de la batería es demasiado alta, de modo que los iones de litio no puedan pasar, a fin de evitar que ocurra el peligro.

Medidas de protección: cuando la celda de la batería de litio se sobrecarga a un voltaje superior a 4,2 V, comenzará a tener efectos secundarios. Cuanto mayor sea el voltaje de sobrecarga, mayor es el riesgo. Una vez que el voltaje de la batería de litio es superior a 4,2 V, la cantidad de átomos de litio que quedan en el material del electrodo positivo es menos de la mitad. En este momento, la celda de almacenamiento a menudo colapsa, provocando una caída permanente en la capacidad de la batería. Si la carga continúa, dado que la celda del electrodo negativo ya está llena de átomos de litio, el metal de litio subsiguiente se acumulará en la superficie del material del electrodo negativo. Estos átomos de litio desarrollan dendritas desde la superficie del electrodo negativo hacia la dirección de los iones de litio. Estos cristales de metal de litio pasan a través del papel separador, provocando un cortocircuito entre los electrodos positivo y negativo. A veces, la batería explota antes de que ocurra el cortocircuito. Esto se debe a que durante el proceso de sobrecarga, el electrolito y otros materiales se agrietarán y generarán gas, lo que provocará que la carcasa de la batería o la válvula de presión se abulten y se rompan, permitiendo que el oxígeno entre y reaccione con los átomos de litio depositados en la superficie del electrodo negativo. Entonces explotó.

Por lo tanto, las baterías de litio, asegúrese de establecer el límite superior de voltaje, pueden simultáneamente con la vida útil, la capacidad y la seguridad de la batería. El voltaje de carga máximo ideal de 4.2 V. El voltaje de descarga de las baterías de litio será el límite inferior. Cuando el voltaje de las baterías es inferior a 2,4 V, parte del material comenzará a destruirse. Y debido a que la batería se autodescarga, cuanto más tiempo sea bajo el voltaje, por lo tanto, descargue cuando sea mejor no a 2.4 V.Descarga de la batería de litio de 3.0 V a 2.4 V durante este período, la liberación de energía representó solo aproximadamente 3% de la capacidad de la batería. Por lo tanto, es un voltaje de corte de descarga ideal de 3.0 V. La carga y descarga, además del límite de voltaje y los límites de corriente, también pueden ser necesarios. Cuando la corriente es demasiado grande, los iones de litio para ingresar a la tienda se acumulan en la superficie del material. Después de estos iones de litio para electrónicos, se pueden producir átomos de litio en la cristalización de la superficie del material, esto tiene que ver con la sobrecarga, causará el riesgo. En el caso de que se rompa la caja de la batería, explotará.

Por lo tanto, la protección de la batería de iones de litio debe incluir al menos tres factores: el límite superior del voltaje de carga, el límite inferior del voltaje de descarga y el límite superior de la corriente. En el paquete de baterías de litio general, además del núcleo de la batería de litio, habrá una placa protectora, que es principalmente para proporcionar estas tres protecciones. Sin embargo, estas tres protecciones de la placa de protección obviamente no son suficientes, y la explosión global de la batería de litio sigue siendo frecuente.

Para garantizar la seguridad del sistema de batería, la batería debe ser la causa de la explosión, un análisis más cuidadoso.

En segundo lugar, las razones de la explosión de la batería:

1, la polarización interna es mayor;

2, absorción de agua, reacciona con el tambor de gas electrolítico;

3, electrolito en sí, la calidad de los problemas de rendimiento;

4, cuando la cantidad de líquido de inyección de líquido no puede cumplir con los requisitos técnicos;

5, el proceso de preparación del rendimiento de sellado de soldadura láser es deficiente, fuga. Prueba de fuga de aire de medición;

6, el polvo, la hoja de polvo primero puede causar microcortocircuitos, por razones desconocidas;

7, es un proceso desde el alcance del cátodo grueso, duro en la carcasa;

8, problema de sellado del relleno, el rendimiento del sello de la bola de acero es malo para causar el tambor de gas;

9, el espesor de la pared de la carcasa existente entra, el efecto de deformación del espesor de la carcasa;

En tercer lugar, análisis del tipo de explosión.

El tipo de explosión del núcleo de la batería se puede resumir en 3 tipos de cortocircuito externo, cortocircuito interno y sobrecarga.

El externo se refiere a las baterías del externo, contiene un paquete de baterías y un diseño de aislamiento interno deficiente causado por un cortocircuito. Cuando las baterías externas en cortocircuito, los componentes electrónicos y no pudieron cortar el circuito, las baterías en el interior producirán calor, causaron parte de la vaporización del electrolito, el soporte de la carcasa de la batería. Cuando la temperatura interna de la batería es alta a 135 grados Celsius, el papel de buena calidad, el diafragma cerrará los poros, la terminación de la reacción electroquímica o el final cercano, la corriente, la temperatura desciende lentamente y luego evita que se produzca la explosión. Pero la tasa de cierre de los poros es pobre, o los poros no cierran el papel del diafragma, pueden permitir que la temperatura de la batería continúe aumentando, más vaporización del electrolito, finalmente la carcasa de la batería estallar e incluso aumentar la temperatura de la batería para hacer que el material se queme y explote. .

El cortocircuito interno es causado principalmente por la rebaba de la hoja de cobre y la hoja de aluminio que perfora el diafragma, o la dendrita de átomos de litio que perfora el diafragma. Estos diminutos metales en forma de agujas pueden causar micro cortocircuitos. Dado que la aguja es muy delgada y tiene un cierto valor de resistencia, la corriente no es necesariamente grande. Las rebabas de cobre y papel de aluminio se producen durante el proceso de producción. El fenómeno observado es que la batería tiene fugas demasiado rápido y la mayoría de ellas pueden ser examinadas por la fábrica de baterías o la planta de ensamblaje. Además, dado que las rebabas son pequeñas, a veces se eliminan, de modo que la batería vuelve a la normalidad. Por lo tanto, la probabilidad de una explosión causada por un microcortocircuito de rebaba no es alta. De esta manera, es posible obtener una batería defectuosa con un voltaje bajo poco después de la carga en cada fábrica de baterías, pero hay pocos eventos de explosión y soporte estadístico. Por lo tanto, la explosión causada por el cortocircuito interno se debe principalmente a una sobrecarga. Porque, después de la sobrecarga, los cristales lenticulares de metal de litio están en todas partes en la pieza polar, y el punto de perforación está en todas partes, y se producen micro cortocircuitos en todas partes. Por lo tanto, la temperatura de la batería aumentará gradualmente y finalmente la temperatura alta será el gas electrolito. En este caso, si la temperatura es demasiado alta, el material se quema y explota, o la capa exterior se rompe primero, de modo que el aire entra y el metal de litio se oxida violentamente, que es el final de la explosión.

Sin embargo, tal explosión causada por un cortocircuito interno causado por una sobrecarga no ocurre necesariamente en el momento de la carga. Es posible que cuando la temperatura de la batería no sea lo suficientemente alta para que el material se queme y el gas generado no sea suficiente para romper la carcasa de la batería, el consumidor finalice la carga y saque el teléfono móvil. En este momento, el calor generado por los numerosos micro cortocircuitos aumenta lentamente la temperatura de la batería y, después de un período de tiempo, se produce la explosión. La descripción común de los consumidores es que cuando se levanta el teléfono, se encuentra que está muy caliente y explotará después de tirarlo.

En combinación con los tipos de explosiones anteriores, podemos centrarnos en la prevención de sobrecargas, la prevención de cortocircuitos externos y la seguridad de las celdas de la batería. Entre ellos, la prevención de sobrecargas y la prevención de cortocircuitos externos están la protección electrónica, que tiene una gran relación con el diseño del sistema de batería y el ensamblaje de la batería. El enfoque de la mejora de la seguridad de las baterías es la protección química y mecánica, que tiene una gran relación con las plantas de fabricación de baterías.

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