Hvorfor og hvordan at sprænge lithium-ion batterier

Sandsynligvis alle husker om den sensationelle historie med selvantændelse og endda eksplosion af batterier i Note 7 telefoner fra Samsung. Så det er ikke bare et problem, som især med denne telefonmodel, og det er mere eller mindre sandt af alle lithium-ion batterier.

Efter alt, på internettet her og der kan du finde en film som giroskuter, elektrosamokat eller telefon om afgifter pludseligt pustede og brød i brand.

I denne artikel vil jeg gerne fortælle dig, hvorfor dette sker, og hvad man skal gøre for at minimere risikoen for selvantændelse er din gadget med denne batteritype.

Hvad er problemet

Så for at forstå årsagen til branden, lad os sige et par ord om strukturen af ​​sådanne batterier.

Li-ion-batterier er fremstillet af et par af anode og katode, som er adskilt af en porøs polymer separator. I de fleste tilfælde er det aktive katodemateriale er et overgangsmetal oxider med indlejret i krystalstrukturen af ​​lithiumioner. Anvendelse anode grafit.

Elektrolytten i batteriet er generelt lavet af opløsninger af lithiumsalte. Så ved den første opladning på fabrikken i integrationsprocessen på elektroderne i lithiumanode (i væsentlige ionledende beskyttende lag er dannet ved anoden) (SEI), dannet af dekomponeret elektrolyt. Dannet barriere beskytter elektroderne mod skadelige reaktioner med elektrolytten.

I de fleste tilfælde årsagen til selvantændelse af batteriet er en banal kortslutning i selve cellen. Årsagen til dannelse af elektrisk kontakt mellem elektroderne kan være:

1. Mekaniske skader element. Lad os sige, du taber din telefon eller batteri på gulvet, og dermed skade den interne struktur af batteriet.
2. Factory ægteskab. Selv i en alder af robot produktion ingen er immune fra det banale til fabrikationsfejl, såsom utilstrækkelig præcis elektroder var skåret eller fik metaldel mellem katoden og anoden, hvilket resulterer i skader på separator.
3. Spiring af lithiummetal (dendritter). Dette fænomen opstår ved for hurtig afladning eller opladning, når lithium-ioner bare ikke har tid til at blive integreret i anode krystal og bringe den (anoden) krystalvækst proces begynder, som fører til skader separator.

Så en af ​​de ovennævnte grunde har forårsaget en kortslutning. Lad os se, hvad der sker næste.

udvikling af selvantændelse

Kortslutning forekom i elementet, dette faktum batteriet begynder når opvarmningsprocessen og temperaturen når 70-90gradusov Celsius, ionledende barriere begynder at forringes anode.

Derefter lithium, integreret i anoden, reaktionen starter med elektrolytten, som et resultat af denne proces, frigivelsen af ​​flygtige gasser, ethan, methan, ethylen, osv ...

Så der er en eksplosiv blanding, men der er en hovedingrediens for brand - oxygen.

Alt dette kemiske cocktail Kogestart i et lukket forseglet indelukke, samt en eksoterm reaktion, er det uundgåeligt fører til stigning i temperatur og tryk.

Efter at have nået 180-200 grader Celsius katodemateriale inkluderet i reaktionen, og den resulterende oxygen evolution forekommer. Her i dette øjeblik, og der er en "pust" og en brat temperaturstigning. Parallelt med dette, nedbrydning af elektrolytten fortsætter (300 grader Celsius), som også genererer varme.

Og det sidste trin af denne proces med elektrolytten resterne reagerer grafit, hvilket yderligere Det hæver temperaturen til omkring 600 grader, hvilket resulterer i smeltning af aluminium susceptor.

Sådan beskytter batterier

Selvfølgelig fabrikanterne er bekendt med problemet og har givet flere grader af beskyttelse mod mulige selvantændelse og derefter arbejder princip, jo kraftigere batteri, jo større grad af beskyttelse i det.

En af de grader af beskyttelse er en separator, hvilken temperaturen hæves i et punkt bliver uigennemtrængelig og forhindrer således dendritterne vokse i snit batteriet. Men hvis processen er i rivende udvikling, er separatoren smeltet banale.

Desuden batterier er fremstillet med integrerede ventiler og sikringer. Således, når trykket forøges, og temperaturen elektroderne simpelthen afbrudt fra netværket, og gå gennem ventilen dannede gasser. Selvfølgelig, i dette tilfælde i kontakt med oxygen gas forbrændinger.

Derudover lithium-ion-batterier er udstyret med regulatorer, sensorer, og så charge balancers. D.

Som du sikkert allerede indset det farligste element i opbygningen af ​​et lithium-ion batteri er elektrolytten, der netop opløses til disse godt brændende og eksploderende gasser. Til dato er hele holdet af forskere aktivt søger efter et levedygtigt alternativ, men så langt, at ikke er til stede.

Ligesom artiklen, derefter med du vil. Tak for din opmærksomhed!