Uzroci eksplozije litijumske baterije
Kako opseg primjene litijumskih baterija postaje sve širi i širi, s vremena na vrijeme dolazi do eksplozija litijumskih baterija. Da bi se osigurala sigurnost baterijskog sistema, razlozi za eksploziju baterije moraju se pažljivije analizirati. Razlozi za eksploziju litijumskih baterija su vjerovatno sljedeći:
1. Polovi unutrašnje litijumske baterije su visoko polarizovani, što uzrokuje unutrašnji kratki spoj litijumske baterije da izazove eksploziju;
2. Polni dio litijumske baterije upija vodu i reagira s elektrolitom. Plinski bubanj uzrokuje unutrašnji kratki spoj litijumske baterije i uzrokuje eksploziju;
3. Kvalitet i performanse samog elektrolita uzrokuju da unutrašnji kratki spoj litijumske baterije prouzrokuje eksploziju;
4. Količina tečnosti koja se ubrizgava ne može da zadovolji tehnološke uslove pri ubrizgavanju tečnosti;
5. U procesu montaže, lasersko zavarivanje ima loše performanse zaptivanja i curenje vazduha prilikom merenja curenja vazduha;
6. Prašina i prašina od stubova najverovatnije će prvo izazvati mikro kratke spojeve;
7. Pozitivne i negativne ploče su deblje od opsega procesa, što otežava ulazak u školjku;
8. Problem zaptivanja ubrizgavanjem tečnosti, loša performansa zaptivanja čelične kugle dovodi do ispupčenja vazduha;
9. Zid školjke je predebeo u ulaznom materijalu školjke, a deformacija školjke utiče na debljinu;
10. Eksplozija uzrokovana vanjskim kratkim spojem;
11. Previsoka spoljna temperatura je takođe glavni uzrok eksplozije.
Eksplozijski tip litijumske baterije
Analiza tipa eksplozije Tipovi eksplozije baterijske ćelije mogu se sažeti u tri tipa: vanjski kratki spoj, unutrašnji kratki spoj i prekomjerno punjenje. Spolja se ovdje odnosi na vanjski dio baterije, uključujući kratke spojeve uzrokovane lošim dizajnom unutrašnje izolacije baterije. Kada dođe do kratkog spoja na vanjskoj strani ćelije i elektronske komponente ne uspiju prekinuti strujni krug, unutar ćelije će se stvoriti visoka toplina, što će uzrokovati isparavanje dijela elektrolita i širenje omotača baterije. Kada unutrašnja temperatura baterije dostigne 135 stepeni Celzijusa, kvalitetan membranski papir će zatvoriti pore, elektrohemijska reakcija će biti prekinuta ili skoro prekinuta, struja će naglo pasti, a temperatura će polako pasti, izbegavajući tako eksploziju. Međutim, brzina zatvaranja pora je suviše slaba, ili pore uopće nisu zatvorene, temperatura baterije će nastaviti rasti, više elektrolita će ispariti, i konačno će omotač baterije biti slomljen, a temperatura baterije će se čak i povećati. Materijal gori i eksplodira. Unutrašnji kratki spoj uglavnom je uzrokovan izbočinama bakrene folije i aluminijske folije koje probijaju dijafragmu, ili dendritskim kristalima atoma litija koji probijaju dijafragmu.
Ovi sićušni metali nalik igli mogu uzrokovati mikro kratke spojeve. Pošto je igla vrlo tanka i ima određenu vrijednost otpora, struja nije nužno velika. Neravnine od bakrene i aluminijske folije nastaju proizvodnim procesom. Uočljiv fenomen je da baterija prebrzo curi, od čega većinu može provjeriti tvornica baterijskih ćelija ili tvornica za sklapanje. Štoviše, zbog malih izbočina, ponekad se spaljuju, što dovodi do vraćanja baterije u normalu. Stoga, vjerojatnost eksplozije uzrokovane mikrokratkim spojem bura nije velika. Ova konstatacija se vidi iz činjenice da u raznim fabrikama baterija često ima loših baterija niskog napona ubrzo nakon punjenja, ali je malo eksplozija, što potkrepljuje i statistika. Stoga je eksplozija uzrokovana unutrašnjim kratkim spojem uglavnom uzrokovana prekomjernim punjenjem.
Jer, nakon prekomjernog punjenja, posvuda na stubu ima igličastih litijum metalnih kristala, mjesta probijanja su posvuda, a mikro kratki spojevi se javljaju posvuda. Stoga će se temperatura baterije postepeno povećavati, a na kraju će visoka temperatura uzrokovati plinoviti elektrolit. U ovom slučaju, bez obzira da li je temperatura previsoka da izazove izgaranje i eksploziju materijala, ili je školjka prvo slomljena, što uzrokuje ulazak zraka i oksidaciju metala litija, to je eksplozija. Međutim, eksplozija uzrokovana unutrašnjim kratkim spojem uzrokovanim prekomjernim punjenjem ne mora se nužno dogoditi u trenutku punjenja. Moguće je da kada temperatura baterije nije dovoljno visoka da sagori materijal, a nastali plin nije dovoljan da razbije kućište baterije, potrošač će prestati da se puni i izvadi mobilni telefon. U tom trenutku, toplina koju stvaraju brojni mikrokratki spojevi polako podiže temperaturu baterije i ona nakon nekog vremena eksplodira. Uobičajeni opis potrošača je da kada podignu slušalicu, otkriju da je telefon jako vruć i da eksplodira nakon što ga bace.
Na osnovu gore navedenih tipova eksplozija, možemo se fokusirati na tri aspekta zaštite od eksplozije: sprečavanje prekomernog punjenja, sprečavanje spoljašnjih kratkih spojeva i poboljšanje bezbednosti ćelije. Među njima, prevencija prepunjavanja i eksterna prevencija kratkog spoja spadaju u elektronsku zaštitu, koja ima veći odnos sa dizajnom baterijskog sistema i sklopom baterije. Fokus poboljšanja sigurnosti baterijskih ćelija je hemijska i mehanička zaštita, koja ima veći odnos sa proizvođačima baterijskih ćelija.
