リチウム電池のバルーニングとガス爆発の原理

まず、リチウムイオン電池の特性

リチウムは、化学周期表で最も小さく、最も活性の高い金属です。サイズが小さく、容量密度が高いため、消費者やエンジニアに広く歓迎されています。ただし、化学的性質はあまりにも活発であり、非常に高いリスクをもたらします。空気にさらされると、リチウム金属は酸素の激しい酸化で爆発する可能性があります。安全性と電圧を向上させるために、科学者たちは、リチウム原子を貯蔵するためのグラファイトやコバルト酸リチウムなどの材料を発明しました。これらの材料の分子構造は、リチウム原子を貯蔵するために使用できるナノスケールの貯蔵グリッドを形成します。このように、電池のケーシングが壊れて酸素が入ったとしても、酸素分子が大きすぎてこれらの微細なセルに入ることができないため、リチウム原子が酸素と接触して爆発を防ぐことができません。

このリチウムイオン電池の原理により、人々は安全性を確保しながら高密度密度を実現することができます。リチウムイオン電池を充電すると、正極のリチウム原子が電子を失い、酸化してリチウムイオンになります。リチウムイオンは電解質を通って負極まで泳ぎ、負極のセルに入り、電子を取得します。電子はリチウム原子に還元されます。放電すると、プログラム全体が逆になります。プラス端子とマイナス端子が直接接触してバッテリーが短絡するのを防ぐために、バッテリーに多数の微細な穴のあるセパレーターペーパーを追加して短絡を防ぎます。優れたダイヤフラム紙は、バッテリーの温度が高すぎると自動的に細孔を塞ぎ、リチウムイオンが通過できないようにして、危険の発生を防ぎます。

保護対策：リチウム電池セルが4.2Vを超える電圧に過充電されると、副作用が発生し始めます。過充電電圧が高いほど、リスクは高くなります。リチウム電池の電圧が4.2Vを超えると、正極材料に残っているリチウム原子の量は半分未満になります。このとき、蓄電池が壊れて電池容量が永久に低下することがよくあります。充電が続くと、負極のセルはすでにリチウム原子で満たされているため、後続のリチウム金属が負極材料の表面に蓄積します。これらのリチウム原子は、負極の表面からリチウムイオンの方向に向かってデンドライトを成長させます。これらのリチウム金属結晶はセパレーターペーパーを通過し、正極と負極を短絡させます。短絡が発生する前にバッテリーが爆発することがあります。これは、過充電プロセス中に電解液やその他の材料が割れてガスを発生し、バッテリーケーシングまたは圧力バルブが膨らんで破裂し、酸素が入り、負極の表面に堆積したリチウム原子と反応するためです。それからそれは爆発した。

したがって、リチウム電池は、必ず電圧の上限を設定することで、電池の寿命、容量、安全性を同時に実現できます。 4.2Vの理想的な最大充電電圧。リチウム電池の放電電圧は下限になります。電池の電圧が2.4Vを下回ると、材料の一部が破壊され始めます。また、電池は自己放電するので、電圧が低いほど長くなるので、2.4Vにしない方が良いときに放電します。この期間中のリチウム電池の放電は3.0Vから2.4Vで、エネルギーの放出は約バッテリー容量の3％。したがって、は3.0 Vの理想的な放電カットオフ電圧です。電圧と電流の制限に加えて、充電と放電も必要になる場合があります。電流が大きすぎると、リチウムイオンがストアに入ることができず、材料の表面に集まります。電子用のこれらのリチウムイオンが材料表面の結晶化でリチウム原子を生成する可能性がある後、これは過充電と関係があり、リスクを引き起こします。バッテリーケースが壊れた場合、爆発します。

したがって、リチウムイオン電池の保護には、充電電圧の上限、放電電圧の下限、電流の上限の3つ以上の要素を含める必要があります。一般的なリチウム電池パックには、リチウム電池コアに加えて、主にこれら3つの保護を提供する保護ボードがあります。ただし、保護ボードのこれら3つの保護は明らかに十分ではなく、世界的なリチウム電池の爆発は依然として頻繁に発生しています。

バッテリーシステムの安全性を確保するために、バッテリーが爆発の原因である必要があります。より注意深い分析です。

第二に、バッテリーの爆発の理由：

1、内部分極が大きい。

2、吸水、電解質ガスドラムと反応します。

3、電解質自体、性能の問題の質。

4、液体注入液量が技術的要件を満たすことができない場合。

5、レーザー溶接シール性能の準備プロセスが悪い、リーク。エアリークテストの測定;

6、ほこり、ほこりシートが最初にマイクロ短絡を引き起こす可能性があります。理由は不明です。

7、それは陰極スコープから厚く、シェルに固いプロセスです。

8、フィラーシールの問題、鋼球シールの性能はガスドラムを引き起こすのに悪いです。

9、入ってくる存在するシェル壁の厚さ、シェルの厚さの変形効果。

第三に、爆発型分析

バッテリーコア爆発タイプは、外部短絡、内部短絡、過充電の3種類に分類できます。

外部とは、外部のバッテリーを指し、バッテリーパックが含まれており、短絡による内部絶縁設計が不十分です。外部のバッテリー、電子部品が短絡し、回路を遮断できなかった場合、内部のバッテリーは熱を発生し、電解質の蒸発の一部、バッテリーシェルサポートを引き起こします。バッテリーの内部温度が摂氏135度まで高くなると、高品質の紙、ダイヤフラムが細孔を閉じ、電気化学反応が終了するか、近端、電流、温度がゆっくりと低下し、爆発の発生を回避します。しかし、細孔の閉鎖速度が悪いか、細孔がダイアフラム紙を閉じない場合、電池の温度が上昇し続け、電解質がさらに蒸発し、最終的に電池のシェルが破裂し、電池の温度が上昇して材料が燃焼および爆発する可能性があります。

内部短絡は主に、ダイヤフラムを貫通する銅箔とアルミ箔のバリ、またはダイヤフラムを貫通するリチウム原子のデンドライトによって引き起こされます。これらの小さな針状の金属は、微小な短絡を引き起こす可能性があります。針は非常に細く、一定の抵抗値があるため、電流は必ずしも大きくはありません。銅箔やアルミ箔のバリは、製造工程で発生します。観察された現象は、バッテリーの漏れが速すぎることであり、それらのほとんどはバッテリー工場または組立工場でスクリーニングできます。また、バリが小さいため、吹き飛ばされることがあり、バッテリーは正常に戻ります。したがって、バリの微小短絡による爆発の可能性は高くありません。このように、各バッテリー工場で充電後すぐに低電圧で不良バッテリーを入手することは可能ですが、爆発イベントや統計的サポートはほとんどありません。したがって、内部短絡による爆発は主に過充電によるものです。なぜなら、過充電後、レンチキュラーリチウム金属結晶がポールピースのいたるところにあり、ピアシングポイントがいたるところにあり、微小な短絡がいたるところに発生するからです。そのため、バッテリーの温度は徐々に上昇し、最終的には高温が電解質ガスになります。この場合、温度が高すぎるか、材料が燃焼して爆発するか、最初に外殻が壊れて空気が入り、リチウム金属が激しく酸化されて爆発が終わります。

ただし、過充電による内部短絡による爆発は、必ずしも充電時に発生するわけではありません。電池の温度が材料を燃やすのに十分なほど高くなく、生成されたガスが電池のケーシングを壊すのに十分でない場合、消費者は充電を終了して携帯電話を取り出す可能性があります。このとき、多数の微小短絡により発生する熱により、バッテリーの温度がゆっくりと上昇し、しばらくすると爆発が起こります。消費者の一般的な説明は、電話を手に取ると、電話が非常に熱くなり、捨てられた後に爆発するというものです。

上記の種類の爆発と組み合わせて、過充電の防止、外部短絡の防止、およびバッテリーセルの安全性に焦点を当てることができます。その中でも、過充電防止や外部短絡防止は電子保護であり、バッテリーシステムの設計やバッテリーの組み立てと大きな関係があります。バッテリーの安全性向上の焦点は、化学的および機械的保護であり、バッテリー製造工場と大きな関係があります。

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