Warum und wie die Luft zu sprengen, die Lithium-Ionen-Batterien bis
Wahrscheinlich erinnert sich jeder über die sensationelle Geschichte mit Selbstzündung und sogar Explosion von Batterien in Anmerkung 7-Handys von Samsung. Also, das ist nicht nur ein Problem speziell mit diesem Mobiltelefon, und es ist mehr oder weniger gilt für alle Lithium-Ionen-Batterien.
Schließlich, im Internet hier und da können Sie einen Film wie giroskuter, elektrosamokat oder Telefon auf die Lade plötzlich aufgeblasen und ging in Flammen zu finden.
In diesem Artikel möchte ich Ihnen sagen, warum dies passiert ist, und was zu tun ist, die Risiken der Selbstentzündung ist Ihr Gerät mit diesem Batterietyp zu minimieren.
Was ist das Problem
Also, um die Ursache des Feuers zu verstehen, lassen Sie uns sagen, ein paar Worte über die Struktur solcher Batterien.
Li-Ionen-Batterien sind, aus einem Paar von Anode und Kathode hergestellt, die durch einen porösen polymeren Separator getrennt sind. In den meisten Fällen ist das aktive Kathodenmaterial ein Übergangsmetalloxide mit der Kristallstruktur von Lithiumionen eingebettet. Eine Verwendung als Anode Graphit.
Der Elektrolyt in der Batterie ist im allgemeinen aus Lösungen von Lithiumsalzen hergestellt. Also beim ersten Aufladen in der Fabrik in dem Integrationsprozess auf den Elektroden in Lithium-Anode (in im wesentlichen ionenleitende Schutzschicht wird an der Anode) (SEI), gebildet aus gebildet zerlegt Elektrolyt. Gebildete Barriere schützt Elektroden vor schädlichen Reaktionen mit dem Elektrolyten.
In den meisten Fällen ist die Ursache der Selbstentzündung der Batterie ein banaler Kurzschluss in der Zelle selbst. Der Grund für die Bildung eines elektrischen Kontakts zwischen den Elektroden sein kann:
- Mechanische Schäden Element. Angenommen, Sie haben Ihr Telefon oder Batterie auf den Boden fallen und damit die innere Struktur der Batterie beschädigen.
- Fabrik Ehe. Auch im Zeitalter der Roboter-Produktion ist niemand gefeit vom Banalen zu Herstellungsfehlern, wie unzureichend genau waren Elektroden Schnitt oder bekam Metallabschnitt zwischen der Kathode und der Anode, was zu einer Beschädigung Separator.
- Die Keimung von Lithiummetall (Dendriten). Dieses Phänomen tritt bei einem zu schnellen Entladung oder den Laden, wenn Lithiumionen in nur keine Zeit haben, zu integrieren Anoden Kristall und bringt sie (die Anode) Kristallwachstumsprozess beginnt, was zu Schäden Separator.
Damit wird eines der oben genannten Gründen haben einen Kurzschluss verursacht. Mal sehen, was als nächstes passiert.
Entwicklung von Selbstentzündung
Kurzschluss in dem Element eingetreten ist, wird diese Tatsache Batterie beginnt, wenn der Erwärmungsvorgang und Temperatur erreicht 70-90gradusov Celsius, ionenleitende Barriere beginnt sich zu verschlechtern Anode.
Danach Lithium in der Anode integriert ist, beginnt die Reaktion mit dem Elektrolyten, als Ergebnis dieses Prozesses wird die Freisetzung von flüchtigen Gasen, Ethan, Methan, Ethylen, etc ...
So gibt es eine explosive Mischung, aber es ist ein Hauptbestandteil für Feuer - Sauerstoff.
Alle dieser chemischen Cocktail beginnt in einem geschlossenen abgedichtetes Gehäuse zu sieden, sowie eine exotherme Reaktion, ist es unvermeidlich in Temperatur und Druck zu erhöhen, führt.
Bei Erreichen enthielt 180-200 Grad Celsius Kathodenmaterial in der Reaktion und die resultierende Sauerstoffentwicklung auftritt. Hier in diesem Augenblick, und es gibt eine „puff“ und ein abrupter Anstieg der Temperatur. Parallel dazu wird eine Zersetzung des Elektrolyten fortgesetzt (300 Grad Celsius), die auch Wärme erzeugt.
Und der letzte Schritt dieses Verfahrens mit dem Graphit reagiert Elektrolytreste, die weiter Es stellt sich die Temperatur auf ca. 600 Grad Celsius, was zu einem Schmelzen des Aluminiums Suszeptor.
So schützen Batterien
Natürlich sind die Hersteller das Problem bekannt und haben mehrere Grad an Schutz gegen eine mögliche Selbstentzündung und dann Arbeitsprinzip, die leistungsfähigeren Batterie vorgesehen, desto größer ist der Grad an Schutz in ihm.
Einer der Grade des Schutzes ist ein Separator, der die Temperatur an einem Punkt angehoben wird, undurchlässig und verhindert somit, dass die Dendriten im Batteriebereich wachsen. Aber wenn der Prozess schnell entwickelt, ist der Separator banal geschmolzen.
Zusätzlich Batterien sind mit integrierten Ventilen und Sicherungen hergestellt. Somit wird, wenn der Druck erhöht wird und die Temperatur Elektroden werden einfach vom Netzwerk getrennt, und geht durch die Ventilgase gebildet. Natürlich, in diesem Fall in Kontakt mit Sauerstoffgas verbrennt.
Zusätzlich sind Lithium-Ionen-Batterien mit Steuerungen, Sensoren ausgestattet, und so Ladung Balancern. D.
Wie Sie wahrscheinlich bereits das gefährlichste Element in dem Bau einer Lithium-Ionen-Batterie realisiert ist der Elektrolyt, der in diese gut Abbrennen und explodierende Gas nur gebrochen. Bis heute sucht das ganze Team von Wissenschaftlern aktiv für eine gangbare Alternative, aber so weit, dass nicht vorhanden ist.
Wie der Artikel, dann mit Ihnen wie. Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!