Analiza tipova eksplozije litijum-jonskih baterija

Postoje tri vrste eksplozije baterije: vanjski kratki spoj, unutrašnji kratki spoj i prekomjerno punjenje. Spolja se ovdje odnosi na vanjski dio ćelije, uključujući kratki spoj uzrokovan lošim dizajnom unutrašnje izolacije baterije.

Kada dođe do kratkog spoja izvan ćelije i elektronska komponenta ne uspije prekinuti strujni krug, unutar ćelije će se stvoriti visoka toplina, uzrokujući isparavanje dijela elektrolita i širenje omotača baterije. Kada je unutrašnja temperatura baterije čak 135 stepeni, visokokvalitetni dijafragm papir će zatvoriti pore, prekinuti ili gotovo prekinuti elektrohemijsku reakciju, uzrokovati nagli pad struje i sporo opadanje temperature, čime se izbjegava eksplozija . Međutim, ako je brzina zatvaranja pora preslaba, ili ako se pore uopće ne zatvore, temperatura baterije će nastaviti rasti, više elektrolita će ispariti i konačno će se kućište baterije razbiti, ili čak temperatura baterije će se podići kako bi materijal izgorio i eksplodirao. Unutarnji kratki spoj je uglavnom uzrokovan bušenjem bakrene i aluminijske folije koje prodiru u dijafragmu ili dendritskim kristalom atoma litija koji prodire u dijafragmu. Ovi sitni metali poput igle će uzrokovati mikro kratki spoj. Budući da je igla vrlo tanka i ima određenu vrijednost otpora, struja nije nužno velika.

Tokom proizvodnog procesa nastaju neravnine od bakarne aluminijske folije. Primjetan fenomen je da je curenje baterija prebrzo, a većinu njih može provjeriti tvornica ćelija ili tvornica za sklapanje. Štaviše, budući da je šiljak mali, ponekad će izgorjeti, zbog čega se baterija vraća u normalu. Stoga, vjerovatnoća eksplozije uzrokovane mikro kratkim spojem bursa nije velika. Ovakva izjava se vidi iz činjenice da u svakoj fabrici ćelija nedugo nakon punjenja često ima loših baterija niskog napona, ali je malo eksplozija, što je statistički potkrijepljeno. Stoga je eksplozija uzrokovana unutrašnjim kratkim spojem uglavnom uzrokovana prekomjernim punjenjem. Jer, nakon prekomjernog punjenja, igličasti kristali metala litijuma su posvuda na stubu, mjesta uboda su posvuda, a mikrokratki spojevi se javljaju posvuda. Stoga će se temperatura baterije postepeno povećavati, a na kraju će visoka temperatura uzrokovati plin elektrolita. U tom slučaju, bilo da materijal izgori i eksplodira zbog visoke temperature, ili se prvo razbije školjka, što uzrokuje ulazak zraka i izaziva žestoku oksidaciju metalom litijuma, eksplozija se završava.

Međutim, eksplozija uzrokovana unutrašnjim kratkim spojem uzrokovanim prekomjernim punjenjem ne mora se nužno dogoditi u trenutku punjenja. Moguće je da kada temperatura baterije nije dovoljno visoka da materijal izgori, a generirani plin nije dovoljan da razbije omotač baterije, potrošač će prestati da se puni i izvadi mobilni telefon iz vrata. U ovom trenutku, toplina koju stvaraju brojni mikro kratki spojevi polako povećava temperaturu baterije. Nakon nekog vremena dolazi do eksplozije. Uobičajeni opis potrošača je da kada podignu mobilni telefon im je jako vruć, a kada ga bace eksplodira.

Na osnovu gore navedenih tipova eksplozija, možemo se fokusirati na prevenciju prekomjernog punjenja, sprječavanje vanjskog kratkog spoja i poboljšanje sigurnosti ćelije. Među njima, prevencija prekomjernog punjenja i eksterna prevencija kratkog spoja spadaju u elektronsku zaštitu, koja ima odličan odnos s dizajnom baterijskog sistema i sklopom baterije. Ključ za poboljšanje sigurnosti baterijskih ćelija je hemijska i mehanička zaštita, koja je usko povezana sa proizvođačem baterijskih ćelija.