リチウムイオン電池の爆発統計-分析、解決策、可能性、および課題

今日のリチウムイオン電池は、ほとんどすべての電子機器に搭載されています。スマートフォン、ドローン、さらには電気自動車まで。リチウムイオン電池には多くの利点があり、それが一番の選択になります。高いエネルギー密度、安定した性能と出力電圧、他のバッテリーと比較した場合の長いライフサイクルなどの利点、および他のバッテリーやエネルギー源よりも環境への影響が少ない。

しかし、リチウムイオン電池が直面する多くの課題があります。リチウムイオン電池は、高温、クラッシュ、過充電、過放電、短絡、パンクなどのさまざまな条件に敏感です。これらすべての条件により、リチウムイオン電池が爆発する可能性があります。さらに、プラスチックパッケージ、セパレーター、さらには電解質などのリチウムイオン電池の外部コンポーネントは非常に可燃性です。そのすべてが、リチウムイオン電池の爆発をさらに危険なものにします。爆発の上に発火するからです。

リチウムイオン電池の爆発事例の分析

何年にもわたって、リチウムイオン電池の爆発のいくつかの事件がありました。リチウムイオン電池の形状に関係なく、内部の化学組成はすべて同じです。これらは、最小限の重量とサイズで高出力を提供するように設計されています。リチウムイオン以来、バッテリーは非常に軽量になるように設計されています。そのコンポーネントは、セル間の薄いパーティションと薄い外側のカバーで構成されています。元素としてのリチウムは反応性が高いものです。間仕切りやコーティングは非常に壊れやすいので。そのため、バッテリーに穴が開いた場合、バッテリーは自然発火します。これは、リチウムイオン電池に穴が開くと短絡が発生するためです。これにより火花が発生し、内部の反応性の高いリチウムに点火します。それに加えて、空気中の酸素への暴露は事態を悪化させます。

米国消防局は、リチウムイオン電池が2009年から2017年の間に発生した少なくとも195の別々の火災と爆発の根本原因であると宣言しました。

ラップトップバッテリーの事件2016

2016年に、HPラップトップ用に設計された特定のバッテリーが発火し、爆発したと数人の顧客が報告しました。これらのバッテリーに共通する要因は、Amazonで購入したことです。事件を調査したところ、このバッテリーのメーカーはバッテリーに良い材料を使用していなかったことが判明しました。その結果、充電時にバッテリーが過熱して爆発しました。その事件で少なくとも1人が負傷した。彼はニコラス・ジョーンズという名前で通っています。

スマートフォン爆発2016

2016年、ローワン大学のDavid Jarretという学生は、スマートフォンがポケットの中で爆発した後、1度、2度、3度の火傷を負いました。その爆発は、スマートフォン内部で使用されているリチウムイオン電池の電極の設計不良によるものでした。その設計により、放電中（使用中）にバッテリーが過熱し、内部のリチウムが発火して火災が発生しました。

アークペン爆発2017

ロードアイランド州在住のカイル・マローン氏は、ポケットに座っているときにアークペン用に購入したリチウムイオン電池が爆発したため、重傷を負いました。彼がパワーバンクを介してそれらを充電している間にバッテリーが爆発した。パワーバンクがバッテリーと互換性があるにもかかわらず、バッテリーがパンクしたため。パンクはとても小さかったので、誰も気づいていませんでした。バッテリーが充電されているとき、酸素は小さな穴から入り始め、バッテリー内の活性リチウムと反応しました。それが火花を引き起こし、その代わりにリチウムが発火し、壊滅的な爆発を引き起こし、カイルの足を引き起こした。

上記のすべては、リチウムイオン電池が爆発したいくつかのケースのいくつかの例です。これらの爆発を引き起こしたさまざまな理由があります。ただし、これらは、過熱、過充電、バッテリーのパンクなどの定義された理由です。

リチウムイオン電池爆発の解決策

リチウムイオン電池が正常に動作することを確認し、爆発のリスクを最小限に抑えるために実行できるいくつかの手順があります。これらの手順は次のとおりです。

・バッテリーを室温で充電します

熱は、充電時にリチウムイオン電池に起こりうる最悪の事態です。つまり、車が暑い場合は、スマートフォンを充電せずに、ACが作動するのを待ってから、バッテリーの充電を開始してください。

・予備のバッテリーを持ち歩くのではなく、大容量のリチウムイオンバッテリーを選択してください

リチウムイオン電池の充電と放電のサイクルは、基本的に化学反応です。バッテリーを使用しているかどうかにかかわらず、化学反応が発生します。違いは、化学反応が起こる速度です。そのため、中容量から低容量のバッテリーを2つ持つよりも、大容量のバッテリーを使用する方が優れています。大容量のリチウムイオン電池は、最終的には2つの中容量から低容量の電池を組み合わせた場合よりも寿命が長くなります。

・部分的な放電を実行し、可能な限り完全な放電を避けます

リチウムイオン電池には、いわゆる充電メモリがありません。つまり、深い放電サイクルは必要ありません。専門家によると、リチウムイオン電池の寿命を維持するために、完全な放電サイクルではなく部分的な放電サイクルを許可する方が良いとのことです。

ただし、月に1回は、完全に完全に放電することをお勧めします。リチウムイオン電池をカットオフポイントまで放電させてから、もう一度100％まで充電します。部分放電は有益ですが、デジタルメモリと呼ばれる状態を作り出します。この状態では、デバイスのパワーゲージの精度が低下します。これを行うと、パワーゲージが再調整されます。

・完全に放電したリチウムイオン電池の再充電は避けてください

リチウムイオン電池が完全に放電した場合、つまり放電はセルあたり2.5ボルト未満です。バッテリーを開閉する安全回路が内蔵されています。従来の充電器を接続すると、バッテリーが切れたように見えます。そのため、この状態に遭遇した場合は、専門家に相談してこの問題を解決してください。 Li-ionがこの状態に達すると、ブースト機能を備えたバッテリーアナライザーのみがバッテリーを再充電します。

リチウムイオン電池を完全に放電した状態で保管した場合は、安全上の理由から充電しないでください。代わりに、最寄りのスペシャリストにご相談ください。

・リチウムイオン電池の充電量を40％まで保管し、乾燥した場所に保管する場合

保管されているバッテリーの寿命が短くなる理由の1つは、完全に充電された状態で保管することです。リチウムイオン電池を保管する最良の方法は、約40％まで充電してから、涼しい場所に保管することです。したがって、リチウムイオン電池を40％まで充電または放電し、隔離バッグまたは布で包んで、冷蔵庫（冷凍庫ではない）に保管します。

リチウムイオン電池の可能性と課題

リチウムイオン電池は、私たちのエネルギー源の見方を変えました。それらはクリーンで信頼性が高く、高エネルギーのコンテンツを提供します。それらは製造が容易で、製造が安価であり、そして最も重要なことに、リチウムイオン電池は環境に優しい。

ただし、リチウムイオン電池の製造に直面するいくつかの課題があり、これらの課題のいくつかは次のとおりです。

・リチウムは、特に酸素と反応する場合、非常に反応性の高い材料です。

・リチウムイオン電池はサイズが小さいため、内層が薄く、電池の損傷が容易です。

・市場の需要を満たすのに十分なCo材料が世界的にありません。

・特に電子自動車の場合、充電速度は比較的遅いです。

・バッテリーの50％のみをリサイクルできます。

これらすべての課題、科学者は解決に取り組んでいます。それらのいくつかにはいくつかの原始的な解決策があります。しかし、それらすべての具体的な最終的な解決策はありません。ほとんどの研究者と研究施設は、これらの問題のすべてが近い将来解決されると楽観的です。