Das Prinzip der Lithiumbatterieballonisierung und Gasexplosion

Erstens die Eigenschaften der Lithium-Ionen-Batterie

Lithium ist das kleinste und aktivste Metall im chemischen Periodensystem. Es ist klein und hat eine hohe Kapazitätsdichte. Es wird von Verbrauchern und Ingenieuren allgemein begrüßt. Die chemischen Eigenschaften sind jedoch zu aktiv und stellen ein sehr hohes Risiko dar. Lithiummetall kann an der Luft unter starker Oxidation von Sauerstoff explodieren. Um die Sicherheit und Spannung zu verbessern, haben Wissenschaftler Materialien wie Graphit und lithiumkobaltoxid erfunden, um Lithiumatome zu speichern. Die Molekülstruktur dieser Materialien bildet ein nanoskaliges Speichergitter, in dem Lithiumatome gespeichert werden können. Auf diese Weise sind die Sauerstoffmoleküle zu groß, um in diese feinen Zellen einzudringen, selbst wenn das Batteriegehäuse zerbrochen ist und Sauerstoff eindringt, so dass die Lithiumatome nicht mit Sauerstoff in Kontakt kommen, um eine Explosion zu vermeiden.

Dieses Prinzip von lithium-ionen-batterien ermöglicht es Menschen, eine hohe Dichte zu erreichen und gleichzeitig Sicherheit zu erreichen. Wenn eine Lithiumionenbatterie geladen wird, verliert das Lithiumatom der positiven Elektrode Elektronen und oxidiert zu Lithiumionen. Lithiumionen schwimmen durch den Elektrolyten zur negativen Elektrode, treten in die Zelle der negativen Elektrode ein und erhalten ein Elektron, das zu einem Lithiumatom reduziert wird. Beim Entladen wird das gesamte Programm umgekehrt. Um zu verhindern, dass die Batterie durch direkten Kontakt zwischen den positiven und negativen Anschlüssen kurzgeschlossen wird, wird der Batterie ein Trennpapier mit einer großen Anzahl feiner Löcher hinzugefügt, um einen Kurzschluss zu vermeiden. Gutes Membranpapier kann die Poren auch automatisch schließen, wenn die Batterietemperatur zu hoch ist, so dass Lithiumionen nicht hindurchtreten können, um die Gefahr zu verhindern.

Schutzmaßnahmen: Wenn die Lithiumbatteriezelle auf eine Spannung von mehr als 4,2 V überladen wird, treten Nebenwirkungen auf. Je höher die Überladespannung ist, desto höher ist das Risiko. Nachdem die Lithiumbatteriespannung höher als 4,2 V ist, beträgt die Menge der im positiven Elektrodenmaterial verbleibenden Lithiumatome weniger als die Hälfte. Zu diesem Zeitpunkt kollabiert die Speicherzelle häufig, was zu einem dauerhaften Rückgang der Batteriekapazität führt. Wenn der Ladevorgang fortgesetzt wird, sammelt sich das nachfolgende Lithiummetall auf der Oberfläche des negativen Elektrodenmaterials an, da die Zelle der negativen Elektrode bereits mit Lithiumatomen gefüllt ist. Diese Lithiumatome wachsen Dendriten von der Oberfläche der negativen Elektrode in Richtung der Lithiumionen. Diese Lithiummetallkristalle passieren das Separatorpapier und schließen die positiven und negativen Elektroden kurz. Manchmal explodiert die Batterie, bevor der Kurzschluss auftritt. Dies liegt daran, dass während des Überladevorgangs der Elektrolyt und andere Materialien reißen und Gas erzeugen, wodurch sich das Batteriegehäuse oder das Druckventil ausbaucht und reißt und Sauerstoff in die auf der Oberfläche der negativen Elektrode abgelagerten Lithiumatome eindringen und mit diesen reagieren kann. Dann explodierte es.

Daher können Lithiumbatterien, stellen Sie sicher, dass Sie die obere Spannungsgrenze einstellen, gleichzeitig die Lebensdauer, Kapazität und Sicherheit der Batterie beeinflussen. Die ideale maximale Ladespannung von 4,2 V. Die Entladespannung von Lithiumbatterien liegt unter der Untergrenze. Wenn die Batteriespannung unter 2,4 V liegt, wird ein Teil des Materials zerstört. Und weil sich die Batterie selbst entlädt, je länger die Spannung niedrig ist, desto besser ist die Entladung, wenn sie besser nicht 2,4 V beträgt. Die Entladung der Lithiumbatterie von 3,0 V auf 2,4 V während dieses Zeitraums machte nur etwa die Energiefreisetzung aus 3% der Batteriekapazität. Daher ist eine ideale Entladungs-Abschaltspannung von 3,0 V erforderlich. Zusätzlich zur Grenze der Spannungs- und Stromgrenzen können auch Lade- und Entladungsgrenzen erforderlich sein. Wenn der Strom zu groß ist, sammeln sich Lithiumionen, um in den Speicher zu gelangen, in der Materialoberfläche. Nachdem diese Lithiumionen für die Elektronik Lithiumatome in der Materialoberflächenkristallisation erzeugen können, hat dies mit der Überladung zu tun, wird das Risiko verursachen. Im Falle eines defekten Batteriegehäuses explodiert es.

Daher muss der Schutz der Lithium-Ionen-Batterie mindestens drei Faktoren umfassen: die Obergrenze der Ladespannung, die Untergrenze der Entladespannung und die Obergrenze des Stroms. Im allgemeinen Lithiumbatteriepaket wird zusätzlich zum Lithiumbatteriekern eine Schutzplatine vorhanden sein, die hauptsächlich diese drei Schutzfunktionen bereitstellen soll. Diese drei Schutzmaßnahmen der Schutzplatine reichen jedoch offensichtlich nicht aus, und die weltweite Explosion von Lithiumbatterien ist immer noch häufig.

Um die Sicherheit des Batteriesystems zu gewährleisten, muss die Batterie die Ursache der Explosion sein, eine genauere Analyse.

Zweitens die Gründe für die Batterieexplosion:

In 1 ist die interne Polarisation größer;

2, Wasseraufnahme, Reaktion mit der Elektrolytgastrommel;

3, Elektrolyt selbst, die Qualität der Leistungsprobleme;

4, wenn die Flüssigkeitsinjektionsflüssigkeitsmenge die technischen Anforderungen nicht erfüllen kann;

In 5 ist der Vorbereitungsprozess der Laserschweißversiegelungsleistung schlecht, undicht. Messung der Luftdichtheitsprüfung;

6, Staub, Staubblatt zuerst kann aus unbekannten Gründen einen Mikrokurzschluss verursachen;

7, es ist ein Prozess vom Kathodenfernrohr dick, hart in die Schale;

8, Füllstoffdichtungsproblem, Stahlkugeldichtungsleistung ist schlecht, um Gastrommel zu verursachen;

In 9 ist der ankommende Schalenwanddicke vorhanden, Schalenstärkeverformungseffekt;

Drittens Explosionstypanalyse

Der Explosionstyp des Batteriekerns kann als externer Kurzschluss, interner Kurzschluss und 3 Arten von Überladung zusammengefasst werden.

Das Äußere bezieht sich auf die Batterien des Äußeren, enthält ein Batteriepack und ein schlechtes internes Isolationsdesign, das durch Kurzschluss verursacht wird. Wenn externe Batterien, elektronische Komponenten kurzgeschlossen werden und der Stromkreis nicht unterbrochen werden kann, erzeugen die Batterien im Inneren Wärme, die einen Teil der Elektrolytverdampfung verursacht, die Batteriegehäuseunterstützung. Wenn die Innentemperatur der Batterie auf 135 Grad Celsius steigt, Papier von guter Qualität, Membran schließt Poren, elektrochemische Reaktion beendet oder nahe am Ende, Strom, Temperatur sinkt langsam, dann vermeiden Sie die Explosion. Die Porenschlussrate ist jedoch schlecht, oder die Poren schließen das Membranpapier nicht, können die Batterietemperatur weiter ansteigen lassen, die Elektrolytverdampfung verstärken, schließlich das Batteriegehäuse platzen lassen und sogar die Batterietemperatur erhöhen, um das Material zu verbrennen und zu explodieren .

Der interne Kurzschluss wird hauptsächlich durch den Grat der Kupferfolie und der Aluminiumfolie verursacht, die die Membran durchstoßen, oder durch den Dendriten von Lithiumatomen, die die Membran durchbohren. Diese winzigen nadelartigen Metalle können Mikrokurzschlüsse verursachen. Da die Nadel sehr dünn ist und einen bestimmten Widerstandswert hat, ist der Strom nicht unbedingt groß. Während des Produktionsprozesses entstehen Grate aus Kupfer und Aluminiumfolie. Das beobachtete Phänomen ist, dass die Batterie zu schnell leckt und die meisten von ihnen von der Batteriefabrik oder dem Montagewerk gesiebt werden können. Da die Grate klein sind, werden sie manchmal abgeblasen, so dass die Batterie wieder normal wird. Daher ist die Wahrscheinlichkeit einer Explosion, die durch einen Grat-Mikrokurzschluss verursacht wird, nicht hoch. Auf diese Weise ist es möglich, kurz nach dem Laden in jeder Batteriefabrik eine schlechte Batterie mit einer niedrigen Spannung zu erhalten, aber es gibt nur wenige Explosionsereignisse und statistische Unterstützung. Daher wird die durch den internen Kurzschluss verursachte Explosion hauptsächlich durch Überladung verursacht. Denn nach dem Überladen befinden sich die linsenförmigen Lithiummetallkristalle überall auf dem Polstück, und der Einstichpunkt ist überall, und überall treten Mikrokurzschlüsse auf. Daher steigt die Batterietemperatur allmählich an und schließlich ist die hohe Temperatur das Elektrolytgas. Unabhängig davon, ob die Temperatur zu hoch ist, brennt das Material und explodiert oder die äußere Hülle wird zuerst gebrochen, so dass die Luft eintritt und das Lithiummetall heftig oxidiert wird, was das Ende der Explosion darstellt.

Eine solche Explosion, die durch einen internen Kurzschluss verursacht wird, der durch Überladung verursacht wird, tritt jedoch nicht notwendigerweise zum Zeitpunkt des Ladens auf. Es ist möglich, dass der Verbraucher den Ladevorgang beendet und das Mobiltelefon herausnimmt, wenn die Batterietemperatur nicht hoch genug ist, damit das Material verbrennt und das erzeugte Gas nicht ausreicht, um das Batteriegehäuse zu beschädigen. Zu diesem Zeitpunkt erhöht die durch die zahlreichen Mikrokurzschlüsse erzeugte Wärme langsam die Temperatur der Batterie, und nach einer gewissen Zeit tritt die Explosion auf. Die allgemeine Beschreibung von Verbrauchern lautet, dass das Telefon beim Abheben als sehr heiß eingestuft wird und nach dem Wegwerfen explodiert.

In Kombination mit den oben genannten Explosionsarten können wir uns auf die Verhinderung von Überladung, die Verhinderung externer Kurzschlüsse und die Sicherheit von Batteriezellen konzentrieren. Unter anderem sind Überlastschutz und externe Kurzschlussverhütung ein elektronischer Schutz, der in hohem Maße mit dem Design des Batteriesystems und der Batteriemontage zusammenhängt. Der Schwerpunkt der Verbesserung der Batteriesicherheit liegt auf dem chemischen und mechanischen Schutz, der in enger Beziehung zu den Anlagen zur Herstellung von Batterien steht.

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