Batris lithiwm yw'r system batri sy'n tyfu gyflymaf yn yr 20 mlynedd diwethaf ac fe'i defnyddir yn eang mewn cynhyrchion electronig.Ffrwydrad batri yn ei hanfod yw'r ffrwydrad diweddar o ffonau symudol a gliniaduron.Sut olwg sydd ar fatris ffôn symudol a gliniadur, sut maen nhw'n gweithio, pam maen nhw'n ffrwydro, a sut i'w hosgoi.
Mae sgîl-effeithiau yn dechrau digwydd pan fydd y gell lithiwm yn cael ei gordalu i foltedd uwch na 4.2V.Po uchaf yw'r pwysau gordaliad, yr uchaf yw'r risg.Ar folteddau uwch na 4.2V, pan fydd llai na hanner yr atomau lithiwm yn cael eu gadael yn y deunydd catod, mae'r gell storio yn aml yn cwympo, gan achosi dirywiad parhaol mewn cynhwysedd batri.Os bydd y tâl yn parhau, bydd metelau lithiwm dilynol yn pentyrru ar wyneb y deunydd catod, gan fod cell storio'r catod eisoes yn llawn atomau lithiwm.Mae'r atomau lithiwm hyn yn tyfu crisialau dendritig o'r wyneb catod i gyfeiriad yr ïonau lithiwm.Bydd y crisialau lithiwm yn mynd trwy'r papur diaffram, gan fyrhau'r anod a'r catod.Weithiau mae'r batri yn ffrwydro cyn i gylched fer ddigwydd.Mae hynny oherwydd yn ystod y broses overcharge, mae deunyddiau megis electrolytau yn cracio i gynhyrchu nwy sy'n achosi i'r casin batri neu'r falf pwysau chwyddo a byrstio, gan ganiatáu i ocsigen adweithio ag atomau lithiwm sydd wedi'u cronni ar wyneb yr electrod negyddol a ffrwydro.
Felly, pan fydd batri lithiwm yn codi tâl, mae angen gosod y terfyn uchaf foltedd, i ystyried bywyd batri, gallu a diogelwch.Y terfyn uchaf foltedd codi tâl delfrydol yw 4.2V.Dylai fod terfyn foltedd is hefyd pan fydd celloedd lithiwm yn gollwng.Pan fydd foltedd y gell yn disgyn o dan 2.4V, mae peth o'r deunydd yn dechrau torri i lawr.Ac oherwydd y bydd y batri yn hunan-ollwng, rhowch yr hiraf y bydd y foltedd yn is, felly, mae'n well peidio â gollwng 2.4V i stopio.O 3.0V i 2.4V, dim ond tua 3% o'u gallu y mae batris lithiwm yn eu rhyddhau.Felly, mae 3.0V yn foltedd terfyn rhyddhau delfrydol.Wrth godi tâl a gollwng, yn ychwanegol at y terfyn foltedd, mae'r terfyn presennol hefyd yn angenrheidiol.Pan fydd y presennol yn rhy uchel, nid oes gan ïonau lithiwm amser i fynd i mewn i'r gell storio, byddant yn cronni ar wyneb y deunydd.
Wrth i'r ïonau hyn ennill electronau, maent yn crisialu atomau lithiwm ar wyneb y deunydd, a all fod mor beryglus â gorwefru.Os bydd yr achos batri yn torri, bydd yn ffrwydro.Felly, dylai amddiffyniad batri ïon lithiwm o leiaf gynnwys terfyn uchaf y foltedd codi tâl, terfyn isaf y foltedd gollwng a therfyn uchaf y cerrynt.Yn gyffredinol, yn ychwanegol at y craidd batri lithiwm, bydd plât amddiffyn, sydd yn bennaf i ddarparu amddiffyniad tri hyn.Fodd bynnag, nid yw plât amddiffyn y tri amddiffyniad hyn yn amlwg yn ddigon, y digwyddiadau ffrwydrad batri lithiwm byd-eang neu'n aml.Er mwyn sicrhau diogelwch systemau batri, mae angen dadansoddiad mwy gofalus o achos ffrwydradau batri.
Achos y ffrwydrad:
1. Polareiddio mewnol mawr;
2. Mae'r darn polyn yn amsugno dŵr ac yn adweithio gyda'r drwm nwy electrolyt;
3.The ansawdd a pherfformiad yr electrolyt ei hun;
4. Ni all y swm o chwistrelliad hylif fodloni gofynion y broses;
5. Mae perfformiad y sêl weldio laser yn wael yn y broses baratoi, ac mae'r gollyngiad aer yn cael ei ganfod.
6. Mae llwch a llwch polyn-darn yn hawdd i achosi cylched microshort yn gyntaf;
Plât 7.Positive a negyddol yn fwy trwchus na'r ystod broses, yn anodd ei gragen;
8. Selio problem o chwistrelliad hylif, mae perfformiad selio gwael pêl ddur yn arwain at drwm nwy;
9.Shell deunydd sy'n dod i mewn cragen wal yn rhy drwchus, anffurfiannau cragen yn effeithio ar y trwch;
10. Y tymheredd amgylchynol uchel y tu allan hefyd yw prif achos y ffrwydrad.
Y math o ffrwydrad
Dadansoddiad math o ffrwydrad Gellir dosbarthu'r mathau o ffrwydrad craidd batri fel cylched byr allanol, cylched byr mewnol, a gordal.Mae'r allanol yma yn cyfeirio at allanol y gell, gan gynnwys y cylched byr a achosir gan ddyluniad inswleiddio gwael y pecyn batri mewnol.Pan fydd cylched byr yn digwydd y tu allan i'r gell, ac mae'r cydrannau electronig yn methu â thorri'r ddolen, bydd y gell yn cynhyrchu gwres uchel y tu mewn, gan achosi rhan o'r electrolyte i anweddu, cragen y batri.Pan fydd tymheredd mewnol y batri yn uchel i 135 gradd Celsius, bydd y papur diaffram o ansawdd da yn cau'r twll mân, mae'r adwaith electrocemegol yn cael ei derfynu neu bron yn cael ei derfynu, mae'r presennol yn plymio, ac mae'r tymheredd hefyd yn gostwng yn araf, gan osgoi'r ffrwydrad .Ond bydd papur diaffram gyda chyfradd cau wael, neu un nad yw'n cau o gwbl, yn cadw'r batri yn gynnes, yn anweddu mwy o electrolyt, ac yn y pen draw yn byrstio casin y batri, neu hyd yn oed yn codi tymheredd y batri i'r pwynt lle mae'r deunydd yn llosgi ac yn ffrwydro.Mae'r cylched byr mewnol yn cael ei achosi'n bennaf gan burr ffoil copr a ffoil alwminiwm yn tyllu'r diaffram, neu grisialau dendritig atomau lithiwm yn tyllu'r diaffram.
Gall y metelau bach, tebyg i nodwydd hyn achosi cylchedau micro-fyr.Oherwydd bod y nodwydd yn denau iawn ac mae ganddi werth gwrthiant penodol, nid yw'r cerrynt o reidrwydd yn fawr iawn.Mae burrs o ffoil alwminiwm copr yn cael eu hachosi yn y broses gynhyrchu.Y ffenomen a welwyd yw bod y batri yn gollwng yn rhy gyflym, a gall y rhan fwyaf ohonynt gael eu sgrinio gan ffatrïoedd celloedd neu weithfeydd cydosod.Ac oherwydd bod y burrs yn fach, maent weithiau'n llosgi i ffwrdd, gan wneud y batri yn ôl i normal.Felly, nid yw'r tebygolrwydd o ffrwydrad a achosir gan burr micro cylched byr yn uchel.Golygfa o'r fath, yn aml yn gallu codi tâl o'r tu mewn i bob ffatri gell, y foltedd ar y batri gwael isel, ond anaml y bydd ffrwydrad, yn cael cefnogaeth ystadegol.Felly, mae'r ffrwydrad a achosir gan gylched byr mewnol yn cael ei achosi'n bennaf gan or-dâl.Oherwydd bod crisialau metel lithiwm tebyg i nodwydd ym mhobman ar y daflen electrod cefn sydd wedi'i gorlwytho, mae pwyntiau twll ym mhobman, ac mae cylchedau micro-fyr yn digwydd ym mhobman.Felly, bydd tymheredd y gell yn codi'n raddol, ac yn olaf bydd y tymheredd uchel yn electrolyte nwy.Mae'r sefyllfa hon, p'un a yw'r tymheredd yn rhy uchel i wneud y ffrwydrad hylosgi deunydd, neu y gragen ei dorri yn gyntaf, fel bod yr aer i mewn a lithiwm metel ocsidiad ffyrnig, yn ddiwedd y ffrwydrad.
Ond nid yw ffrwydrad o'r fath, a achosir gan gylched fer fewnol a achosir gan or-godi tâl, o reidrwydd yn digwydd ar adeg codi tâl.Mae'n bosibl y bydd defnyddwyr yn rhoi'r gorau i godi tâl ac yn tynnu eu ffonau allan cyn i'r batri fod yn ddigon poeth i losgi deunyddiau a chynhyrchu digon o nwy i fyrstio casin y batri.Mae'r gwres a gynhyrchir gan y cylchedau byr niferus yn cynhesu'r batri yn araf ac, ar ôl peth amser, yn ffrwydro.Y disgrifiad cyffredin o ddefnyddwyr yw eu bod wedi codi'r ffôn a gweld ei fod yn boeth iawn, yna ei daflu i ffwrdd a ffrwydro.Yn seiliedig ar y mathau uchod o ffrwydrad, gallwn ganolbwyntio ar atal overcharge, atal cylched byr allanol, a gwella diogelwch y gell.Yn eu plith, mae atal gordal a chylched byr allanol yn perthyn i amddiffyniad electronig, sy'n gysylltiedig yn fawr â dyluniad system batri a phecyn batri.Pwynt allweddol gwella diogelwch celloedd yw amddiffyniad cemegol a mecanyddol, sydd â pherthynas wych â gweithgynhyrchwyr celloedd.
Trafferth cudd diogel
Mae diogelwch batri ïon lithiwm nid yn unig yn gysylltiedig â natur y deunydd cell ei hun, ond hefyd yn gysylltiedig â thechnoleg paratoi a defnydd y batri.Mae batris ffôn symudol yn aml yn ffrwydro, ar y naill law, oherwydd methiant y gylched amddiffyn, ond yn bwysicach fyth, nid yw'r agwedd faterol wedi datrys y broblem yn sylfaenol.
Mae deunydd gweithredol catod lithiwm asid Cobalt yn system aeddfed iawn mewn batris bach, ond ar ôl tâl llawn, mae yna lawer o ïonau lithiwm o hyd yn yr anod, pan ddisgwylir i or-dâl, sy'n weddill yn yr anod o ïon lithiwm heidio i'r anod , yn cael ei ffurfio ar y dendrite catod yn defnyddio cobalt asid batri lithiwm overcharge corollary, hyd yn oed yn y tâl arferol a rhyddhau broses, Efallai y bydd hefyd gormodedd ïonau lithiwm rhad ac am ddim i'r electrod negyddol i ffurfio dendrites.Mae egni damcaniaethol penodol deunydd cobalate lithiwm yn fwy na 270 mah/g, ond dim ond hanner y gallu damcaniaethol yw'r capasiti gwirioneddol i sicrhau ei berfformiad beicio.Yn y broses o ddefnyddio, oherwydd rhyw reswm (megis difrod i'r system reoli) ac mae'r foltedd codi tâl batri yn rhy uchel, bydd y rhan sy'n weddill o lithiwm yn yr electrod positif yn cael ei ddileu, trwy'r electrolyte i'r wyneb electrod negyddol yn ffurf dyddodiad metel lithiwm i ffurfio dendrites.Mae dendritau'n tyllu'r diaffram, gan greu cylched byr mewnol.
Prif gydran yr electrolyte yw carbonad, sydd â phwynt fflach isel a berwbwynt isel.Bydd yn llosgi neu hyd yn oed yn ffrwydro o dan amodau penodol.Os bydd y batri yn gorboethi, bydd yn arwain at ocsidiad a gostyngiad yn y carbonad yn yr electrolyte, gan arwain at lawer o nwy a mwy o wres.Os nad oes falf diogelwch neu os nad yw'r nwy yn cael ei ryddhau trwy'r falf diogelwch, bydd pwysedd mewnol y batri yn codi'n sydyn ac yn achosi ffrwydrad.
Nid yw electrolyt polymer batri ïon lithiwm yn sylfaenol yn datrys y broblem diogelwch, asid cobalt lithiwm ac electrolyt organig hefyd yn cael eu defnyddio, ac mae'r electrolyt yn colloidal, nid hawdd i ollwng, bydd yn digwydd hylosgi mwy treisgar, hylosgi yw'r broblem fwyaf o ddiogelwch batri polymer.
Mae yna hefyd rai problemau gyda'r defnydd o'r batri.Gall cylched byr allanol neu fewnol gynhyrchu ychydig gannoedd o amperau o gerrynt gormodol.Pan fydd cylched byr allanol yn digwydd, mae'r batri yn gollwng cerrynt mawr ar unwaith, gan ddefnyddio llawer iawn o ynni a chynhyrchu gwres enfawr ar y gwrthiant mewnol.Mae'r cylched byr mewnol yn ffurfio cerrynt mawr, ac mae'r tymheredd yn codi, gan achosi'r diaffram i doddi a'r ardal cylched byr i ehangu, gan ffurfio cylch dieflig.
Batri ïon lithiwm er mwyn cyflawni cell sengl 3 ~ 4.2V foltedd gweithio uchel, rhaid cymryd y dadelfeniad y foltedd yn fwy na 2V electrolyt organig, a'r defnydd o electrolyt organig mewn cerrynt uchel, bydd amodau tymheredd uchel yn electrolyzed, electrolytig nwy, gan arwain at fwy o bwysau mewnol, bydd difrifol yn torri drwy'r gragen.
Gall overcharge waddodi metel lithiwm, yn achos rhwygo cragen, cyswllt uniongyrchol ag aer, gan arwain at hylosgiad, ar yr un pryd electrolyt tanio, fflam cryf, ehangu cyflym o nwy, ffrwydrad.
Yn ogystal, ar gyfer ffôn symudol batri ïon lithiwm, oherwydd defnydd amhriodol, megis allwthio, effaith a cymeriant dŵr yn arwain at ehangu batri, anffurfio a chracio, ac ati, a fydd yn arwain at batri cylched byr, yn y broses rhyddhau neu godi tâl a achosir gan ffrwydrad gwres.
Diogelwch batris lithiwm:
Er mwyn osgoi gor-ollwng neu or-dâl a achosir gan ddefnydd amhriodol, mae mecanwaith amddiffyn triphlyg wedi'i osod mewn batri ïon lithiwm sengl.Un yw'r defnydd o elfennau newid, pan fydd tymheredd y batri yn codi, bydd ei wrthwynebiad yn codi, pan fydd y tymheredd yn rhy uchel, yn atal y cyflenwad pŵer yn awtomatig;Yr ail yw dewis y deunydd rhaniad priodol, pan fydd y tymheredd yn codi i werth penodol, bydd y mandyllau micron ar y rhaniad yn diddymu'n awtomatig, fel na all ïonau lithiwm basio, mae adwaith mewnol y batri yn stopio;Y trydydd yw sefydlu'r falf diogelwch (hynny yw, y twll awyru ar ben y batri).Pan fydd pwysau mewnol y batri yn codi i werth penodol, bydd y falf diogelwch yn agor yn awtomatig i sicrhau diogelwch y batri.
Weithiau, er bod gan y batri ei hun fesurau rheoli diogelwch, ond oherwydd rhai rhesymau a achosir gan y methiant rheoli, nid oes gan y diffyg falf diogelwch neu nwy unrhyw amser i ryddhau trwy'r falf diogelwch, bydd pwysau mewnol y batri yn codi'n sydyn ac yn achosi ffrwydrad.Yn gyffredinol, mae cyfanswm yr ynni sy'n cael ei storio mewn batris lithiwm-ion mewn cyfrannedd gwrthdro â'u diogelwch.Wrth i gapasiti'r batri gynyddu, mae cyfaint y batri hefyd yn cynyddu, ac mae ei berfformiad afradu gwres yn dirywio, a bydd y posibilrwydd o ddamweiniau yn cynyddu'n fawr.Ar gyfer batris lithiwm-ion a ddefnyddir mewn ffonau symudol, y gofyniad sylfaenol yw y dylai'r tebygolrwydd o ddamweiniau diogelwch fod yn llai nag un mewn miliwn, sef y safon ofynnol hefyd sy'n dderbyniol i'r cyhoedd.Ar gyfer batris lithiwm-ion gallu mawr, yn enwedig ar gyfer automobiles, mae'n bwysig iawn mabwysiadu afradu gwres gorfodol.
Mae dewis deunyddiau electrod mwy diogel, deunydd lithiwm manganîs ocsid, o ran strwythur moleciwlaidd i sicrhau, mewn cyflwr gwefr lawn, bod yr ïonau lithiwm yn yr electrod positif wedi'u hymgorffori'n llwyr yn y twll carbon negyddol, yn sylfaenol osgoi cynhyrchu dendrites.Ar yr un pryd, mae strwythur sefydlog asid manganîs lithiwm, fel bod ei berfformiad ocsideiddio yn llawer is nag asid cobalt lithiwm, tymheredd dadelfennu asid cobalt lithiwm yn fwy na 100 ℃, hyd yn oed oherwydd cylched byr allanol allanol (angen), allanol cylched byr, gorwefru, hefyd yn gallu osgoi'n llwyr y perygl o hylosgi a ffrwydrad a achosir gan fetel lithiwm waddodi.
Yn ogystal, gall y defnydd o ddeunydd lithiwm manganad hefyd leihau'r gost yn fawr.
Er mwyn gwella perfformiad y dechnoleg rheoli diogelwch bresennol, yn gyntaf rhaid inni wella perfformiad diogelwch craidd batri ïon lithiwm, sy'n arbennig o bwysig ar gyfer batris gallu mawr.Dewiswch diaffram gyda pherfformiad cau thermol da.Rôl y diaffram yw ynysu polion positif a negyddol y batri tra'n caniatáu i ïonau lithiwm basio.Pan fydd y tymheredd yn codi, mae'r bilen ar gau cyn iddo doddi, gan godi'r gwrthiant mewnol i 2,000 ohms a chau'r adwaith mewnol i lawr.Pan fydd y pwysau mewnol neu'r tymheredd yn cyrraedd y safon ragosodedig, bydd y falf atal ffrwydrad yn agor ac yn dechrau lleddfu pwysau i atal cronni gormodol o nwy mewnol, dadffurfiad, ac yn y pen draw yn arwain at fyrstio cragen.Gwella'r sensitifrwydd rheoli, dewis paramedrau rheoli mwy sensitif a mabwysiadu rheolaeth gyfunol o baramedrau lluosog (sy'n arbennig o bwysig ar gyfer batris gallu mawr).Ar gyfer cynhwysedd mawr mae pecyn batri ïon lithiwm yn gyfres / cyfansoddiad celloedd lluosog cyfochrog, fel foltedd cyfrifiadur llyfr nodiadau yn fwy na 10V, gallu mawr, yn gyffredinol gall defnyddio 3 i 4 cyfres batri sengl fodloni'r gofynion foltedd, ac yna 2 i 3 cyfres o pecyn batri yn gyfochrog, er mwyn sicrhau gallu mawr.
Rhaid i'r pecyn batri gallu uchel ei hun fod â swyddogaeth amddiffyn gymharol berffaith, a dylid ystyried dau fath o fodiwlau bwrdd cylched hefyd: modiwl ProtecTIonBoardPCB a modiwl SmartBatteryGaugeBoard.Mae'r dyluniad amddiffyn batri cyfan yn cynnwys: amddiffyniad lefel 1 IC (atal gor-dâl batri, gor-ollwng, cylched byr), IC amddiffyn lefel 2 (atal ail orfoltedd), ffiws, dangosydd LED, rheoleiddio tymheredd a chydrannau eraill.O dan y mecanwaith amddiffyn aml-lefel, hyd yn oed yn achos charger pŵer annormal a gliniadur, dim ond i'r cyflwr amddiffyn awtomatig y gellir newid y batri gliniadur.Os nad yw'r sefyllfa'n ddifrifol, mae'n aml yn gweithio fel arfer ar ôl cael ei blygio a'i dynnu heb ffrwydrad.
Mae'r dechnoleg sylfaenol a ddefnyddir mewn batris lithiwm-ion a ddefnyddir mewn gliniaduron a ffonau symudol yn anniogel, ac mae angen ystyried strwythurau mwy diogel.
I gloi, gyda chynnydd technoleg deunydd a dyfnhau dealltwriaeth pobl o'r gofynion ar gyfer dylunio, cynhyrchu, profi a defnyddio batris ïon lithiwm, bydd dyfodol batris ïon lithiwm yn dod yn fwy diogel.
Amser post: Mar-07-2022