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¿Por qué explota la batería de iones de litio?

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Los tipos de explosión de las baterías de iones de litio se dividen principalmente en cortocircuito y sobrecarga, y el cortocircuito se divide en cortocircuito interno y cortocircuito externo.

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Batería de litio, creo que deberíamos ser más rigurosos. Debería llamarse batería secundaria de iones de litio. El Li es el metal de menor diámetro y más activo en la tabla periódica de elementos. Si no estás seguro, puedes mirar la tabla periódica "Litio hidrógeno helio berilio boro, carbono nitrógeno, oxígeno, flúor y neón...". Debido a que el Li tiene estas características, es ampliamente favorecido por científicos e ingenieros inteligentes.

Sin embargo, esta es también una espada de doble filo. Cuando el metal de litio se expone al aire, se oxida violentamente con el oxígeno del aire y explota. Esto también es un problema difícil en el prelítio. Así que en los materiales de electrodos diarios, solemos usar materiales de aleación y grafito para almacenar átomos de litio. Estos materiales son como una pequeña rejilla de almacenamiento. Los átomos de litio se encuentran en ella, y las moléculas de oxígeno más grandes no pueden entrar. Su reacción no se producirá, evitando las explosiones, y por lo tanto logrando propósitos de seguridad.

Cuando una batería de iones de litio se carga, los átomos de litio del electrodo positivo pierden electrones y se oxidan a iones de litio. Los iones de litio al electrodo negativo a través del electrolito, entran en la estructura de capas del electrodo negativo y obtienen un electrón, que se reduce a átomos de litio. Al descargar, todo el procedimiento se invierte. (Este es el origen de la batería de la mecedora. La batería de la mecedora se refiere al proceso de carga y descarga de la batería de iones de litio, que es el proceso de intercalación y desintercalación de los iones de litio. Durante el proceso de intercalación y desintercalación de los iones de litio, se acompaña del equivalente de los iones de litio. Intercalación y desintercalación de electrones. En el proceso de carga y descarga, los iones de litio se intercalan / desintercalan e intercalan / desintercalan entre los electrodos positivos y negativos). Para evitar el cortocircuito causado por el contacto directo entre los electrodos positivos y negativos de la batería, se añade un diafragma con muchos poros en la batería para evitar el cortocircuito. Un buen 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 para evitar el peligro.

Batería de iones de litio causas comunes de la explosión

Existen graves problemas de calidad en las materias primas y en los materiales entrantes, principalmente en la calidad del electrolito;

La pieza del electrodo absorbe agua, y el agua reacciona con el electrolito para generar una gran cantidad de gas y calor;

Los resultados muestran que la resistencia interna de la descarga de carga es mayor debido a la menor inyección de líquido, lo que afecta a la transmisión de iones de litio;

Los procedimientos de soldadura y sellado de la cubierta son deficientes, el rendimiento del sellado es pobre, hay fugas de aire y entra la humedad externa;

El microcortocircuito interno es principalmente la rebaba de polvo, que es causada principalmente por el corte de la placa de electrodos y la rebaba del cortador;

Cuando la corriente es demasiado alta, el electrodo negativo no puede aceptar más iones de litio, formando dendritas, perforando el diafragma y el cortocircuito;

La batería se sobrecarga, la estructura del material colapsa, y las dendritas de litio forman una membrana perforante.

Análisis del tipo de explosión de la batería de iones de litio

Los tipos de explosión de las baterías de iones de litio se dividen principalmente en cortocircuito y sobrecarga, y el cortocircuito se divide en cortocircuito interno y cortocircuito externo.

Hablemos primero del cortocircuito externo. El principio es muy simple. Una sustancia conductora conecta los electrodos positivos y negativos simultáneamente desde el exterior de la batería. Cuando se produce un cortocircuito externo, la corriente aumenta y la batería comienza a generar calor. Cuando el calor se hace más grande, el electrolito se descompone, generando una gran cantidad de gas, y la batería se hincha.

Dijimos que muchos diafragmas tienen la función de cerrar los poros. A cierta temperatura, los diafragmas cerrarán los poros e impedirán la transmisión de iones de litio, bloqueando así la reacción química. La corriente baja y la temperatura también baja lentamente, evitando así la explosión de la batería. Por supuesto, lo anterior sólo se basa en un diafragma de buena calidad.

El cortocircuito interno es causado principalmente por las rebabas del papel de cobre y del papel de aluminio que perforan el diafragma, o el cristal dendrítico de átomos de litio que perfora el diafragma. Estos diminutos metales con forma de aguja pueden causar microcircuitos. Debido a que es muy delgada y tiene un cierto valor de resistencia, la corriente puede no ser muy grande. Pueden producirse rebabas de cobre y papel de aluminio en el proceso de producción. Los fenómenos que se pueden observar son las fugas de las baterías y la rápida autodescarga. La mayoría de ellos pueden ser detectados por los probadores de cortocircuito. Además, debido a la pequeña rebaba, a veces se quema, haciendo que la batería vuelva a la normalidad. Por lo tanto, la probabilidad de explosión causada por el microcortocircuito de la rebaba no es alta. La rebaba proviene principalmente del corte, el corte por láser tiene pocas rebabas.

Hay más fuentes de dendritas (cuando el metal líquido se solidifica, el núcleo de cristal sólido crece más rápido a lo largo de ciertas direcciones de cristal, dando lugar a la formación de cristales dendríticos, denominados dendritas. El tamaño general de las dendritas es muy pequeño, la longitud es de unos pocos milímetros. El cristal está compuesto por decenas de miles o millones de granos de cristal. Los granos de cristal de una dendrita tienen una orientación similar. La estructura grave de las dendritas tiene un efecto adverso en la termoplasticidad), la alta corriente, la precipitación de litio, etc. causará.

La explosión causada por la sobrecarga es relativamente común. Después de la sobrecarga, hay cristales de litio como agujas en la placa del electrodo, hay puntos de punción por todas partes, y se producen micro cortocircuitos por todas partes. Por lo tanto, la temperatura de la batería aumentará gradualmente, y finalmente la alta temperatura cambiará el gas electrolítico. En este caso, tanto si la temperatura es demasiado alta para hacer que el material se queme y explote, o si primero se rompe la cáscara, lo que hace que el aire entre y oxide el metal de litio violentamente, todo son explosiones. Sin embargo, la explosión provocada por un cortocircuito interno causado por una sobrecarga no se produce necesariamente en el momento de la carga.

Según el análisis de las baterías de teléfonos móviles comunes, todavía existe un caso en el que la temperatura de la batería no es lo suficientemente alta como para quemar el material, y el gas generado no es suficiente para atravesar la carcasa de la batería. Entonces terminamos de cargar y sacamos el teléfono móvil.

En este momento, el calor generado por muchos micro-cortos eleva gradualmente la temperatura de la batería. Después de un período de tiempo, se produce la explosión. La descripción común de los consumidores es que cuando se levanta el teléfono, éste está muy caliente, y explota después de ser tirado. Aunque ahora tiene una función de apagado automático, pero aún así un recordatorio de calor, trate de no cargarlo durante mucho tiempo.

Mecanismo de protección de la batería de iones de litio

Ya sea cargando o descargando, tenemos una medida, generalmente usando voltaje para detener. Tomando como ejemplo la batería ternaria con óxido de manganeso de litio níquel cobalto y ánodo de grafito. Cuando el voltaje de carga de la batería es superior a 4,2V, el peligro vendrá en silencio. Cuanto más alto sea el voltaje, mayor será el peligro. Debido a que cuando el voltaje es superior a 4,2V, el número de átomos de litio en el material del electrodo positivo disminuye, la estructura de los átomos almacenados colapsará, lo cual es permanente e irreversible.

Si continúa cargándose, el ión de litio generará metal de litio con electrones en la superficie del electrodo negativo, que se llama dendritas. Estas dendritas perforarán el separador y provocarán un cortocircuito en los electrodos positivo y negativo.

La sobrecarga también aumentará la temperatura. Si la temperatura excede los 180°C, el electrolito se descompondrá y generará una gran cantidad de gas y calor. La capa se expandirá. Después de la ruptura, el oxígeno entra y reacciona violentamente con el metal de litio y explotará. Por lo tanto, el límite superior del voltaje de carga es una medida de protección.

La última línea de defensa para la batería de iones de litio

Normalmente nuestras baterías, ya sea un teléfono móvil o una batería de energía, tienen un sistema de gestión de baterías (o software) y una placa de circuito de protección de batería para supervisar el voltaje de la batería durante la carga y descarga de la misma para evitar la sobrecarga, la sobredescarga, grandes

Generación actual. Si nada de lo anterior puede proteger la batería y evitar la explosión, sólo es posible reducir el daño mediante la autodestrucción. Estos deben ser proporcionados por la célula de la batería, como la válvula a prueba de explosión de la batería, el fusible anti-sobrecarga con flip-flop SSD, cortar la corriente, y el alivio de presión para reducir el riesgo de explosión de la batería.

DGBell tiene las cámaras de prueba especiales para tratar la sobrecarga y la sobredescarga de la batería y la aparición de cortocircuitos. Nos hemos centrado en la prueba de seguridad de la batería.