Почему взрывается аккумулятор: Почему взрываются аккумуляторы?

Содержание

Почему взрывается автомобильный аккумулятор? — от АЕТ.ua

Под капотом любого легкового или грузового
транспортного средства стоит свинцово-кислотный источник питания. Он необходим
не только для запуска в работу бензинового или дизельного мотора, но и для
питания важных электрических систем. Без которых эксплуатация современного
автомобиля просто невозможна. Причиной поломки качественного АКБ может
послужить только неправильная повседневная эксплуатация. Несвоевременное
обслуживание и значительный перегрев полимерного корпуса. Но, в очень редких
случаях, батарея не просто умирает, она взрывается.

Причины
вероятности взрывов?

В процессе циклической работы автомобильного
аккумулятора, он выделяет два газа: водород и кислород. Обычно, эти взрывоопасные
газы выделяются в незначительном количестве. Если поддерживать корпус АКБ в
чистом состоянии, и своевременно следить за вентиляционными отверстиями, газы
выветриваются и не создают опасной концентрации. В противном случае, постепенно
накапливаясь, взрывоопасная смесь действительно может послужить причиной
взрыва. Другими причинами, способствующими выделению водорода и кислорода,
могут быть следующие предпосылки:

— чрезмерное утепление АКБ, и как следствие
перекрытие вентиляционных отверстий;

— слишком низкий уровень электролита приводит
к увеличенному запасу газов;

— поломки в генераторе или реле регуляторе.
Приводят к повышенному напряжению на положительной и отрицательной клемме.
Быстрому перезаряду и интенсивному кипению жидкости с выделением очень большого
количества газов.

Как
происходит взрыв и его последствия?

Причиной взрыва является аккумулятор,
выделяющий или накапливающий большое количество водорода и кислорода. А
катализатором может быть любая, даже малейшая электрическая искра от любого
электроприбора под капотом машины. Любой источник открытого пламени, сигарета
или спичка, и не обязательно ваша. Статический разряд, если на машине нет
специального аксессуара по снятию статики во время движения машины. Искра может
проскочить и внутри аккумулятора, если в одной из банок будет понижен уровень
электролита, и часть пакета оголится над кромкой жидкости.

Взрыв достаточно мощный, но ударная волна
имеет минимальный разрушительный эффект. Наибольшую опасность представляет
концентрированный электролит, и куски свинцовых пакетов пропитанных кислотой.
Даже если взрыв произошёл в закрытом подкапотном пространстве, кислота за
несколько минут очень сильно повредит двигатель и все электрическое
оборудование. В самых сложных случаях, машина после взрыва аккумулятора
восстановлению не подлежит.

Соблюдаем
технику безопасности?

Технические специалисты компании АвтоЕвроТрейд рекомендуют регулярно
(один раз в год) проводить технический осмотр аккумулятора. Снимать его с
рабочего места и очищать от продуктов коррозии и грязи. Регулярно проверяйте
надёжность крепления пластикового корпуса, утечка кислоты от разбитого корпуса
имеет не менее опасные последствия.

Бомбические аккумуляторы почему взрываются и как этого избежать || Новости BIGMAG

Содержание статьи[показать текст]

Не так давно весь мир был полон слухов о смартфонах, которые взрываются в руках и это были вовсе не слухи. Некоторые производители даже отозвали партии своих смартфонов. На сегодняшний день про это уже никто не говорит, но это не значит, что этого не происходит. В этой статье мы разберем, почему это происходит, как сделать так чтоб с вашим смартфоном такого не произошло.

Впервые смартфон убил своего обладателя в 2007 году. Это произошло в Китае. Аппарат взорвался в нагрудном кармане владельца, после чего последний умер. Марка смартфона неизвестна, но она и не важна, ведь и по сегодняшний день можно услышать новости про взорвавшуюся или дымящуюся батарею. Для того чтоб разобраться по какой причине это происходит нам стоит понять как устроен аккумулятор.

Устройство аккумулятора мобильного телефона?

Сегодня большая часть электронных девайсов работает на литий-ионных аккумуляторах. Данные аккумуляторы состоят из электродов, которые размещены в герметичном корпусе с клеммами-токосъемниками. Заряд переносит ион лития с положительным зарядом. Характеристики и качество в эксплуатации таких батарей зависит от состава материалов, которые используются при изготовлении.

В первое время при создании таких аккумуляторов в качестве отрицательных пластин использовали металлический литий, после чего стали использовать кокс каменного угла, а на данный момент практически все используют графит. Однако аккумулятор состоит не только их химических компонентов. В нем также установлен контроллер заряда, который выполняет очень важные функции, а именно защищает вашу батарею от превышения напряжения при зарядке и отключает ее при перегреве. Вот мы разобрались в устройстве аккумулятора электронных гаджетов, теперь мы расскажем о причинах взрывов батареи телефона.

Причины взрыва аккумулятора?

Причин для взрыва аккумулятора не так много и большинство связаны с электролитом. При попадании его наружу происходит воспламенение вашего девайса. Электролит имеет высокую химическую активность и лучше не допускать попадания его наружу, но это не всегда зависит от пользователя. Основная причина это технологический брак, если на простом языке ошибки в конструкции батареи. Далее мы разберем основные причины возгорания аккумуляторов и меры предосторожности.

1.Перегрев или перезаряд

Ранее эта причина являлась основной причиной поломок всех аккумуляторов в электронных девайсах. Происходит это из-за поломки того самого контролера, про который мы говорили выше. То есть даже когда аккумулятор полностью заряжен ток продолжает идти из-за чего происходит нагрев и возгорание.

Это причина на данный момент не так страшна, так как системы контроля состояния батареи с каждым днем все лучше и лучше, но только в том случае если вы пользуетесь девайсом среднего класса и избегаете самых дешевых моделей.

2.Повреждения

С каждым днем гаджеты становятся легче и тоньше. В связи с этим в батареях используют более легкие конструкции, которые могут не обладать достаточной прочностью. Тонкая оболочка батареи может стать для вас причиной проблемой, но только если производитель пренебрег правилами безопасности.

Механические повреждения не самые частые причины возгорания аккумуляторов, но стоит помнить о них и по возможность избегать падения гаджета также как и его перезарядок.

Что делать, чтоб гаджет не взорвался?

Никогда нет полной уверенности в том, что ваш аккумулятор полностью исправен и вам не попался брак, но даже если это произошло при соблюдении некоторых правил вам удастся практически полностью убрать риск возгорания аккумулятора на вашем гаджете. Вот основная пятерка правил:

Несмотря ни на что избегайте самых дешевых вариантов, а точнее не известных производителей. Такие смартфоны более всего подвержены риску возгорания, так как из-за низкой цены качество сборки смартфона и его деталей тоже не на высоте. В таких батареях дешевых телефонов может отсутствовать датчик температуры или использоваться контроллер прошлого столетия.

Для подзарядки смартфона используйте только то зарядное устройство, которое шло в комплекте, а если вы его потеряли или оно сломалось, то не экономьте на нем и покупайте только проверенные зарядные устройства от проверенных брендов. При покупке внимательно ознакомитесь с зарядным устройством, чтоб его ток совпадал с тем, которое шло в комплекте с гаджетом.

Если вам нужно заменить аккумулятор в вашем девайсе, то нужно осуществлять замену только на оригинальный, так как экономия может только навредить вам и вашему девайсу.

Стараетесь следить за температурой гаджета во время зарядки, а именно за тем, чтоб он не перегревался, не перезаряжался. На время зарядки снимайте чехол, если такой имеется, а также не стоит его ничем накрывать или класть под подушку.

Избегайте падений и ударов. Понятно, что вы не станете ронять его специально, но если после случайного падения вы заметили вздутие аккумулятора или любую другую деформацию, то срочно замените его и не используйте телефон, до тех пор, пока не произведете замену.

Что делать если телефон загорелся или взорвался?

Как только это произошло, отбросьте его подальше от себя и окружающих, только по возможности не кидайте его близко к горючим веществам. Не тушите его водой, так как это может вам не помочь, а еще и навредит, если обожжет руки паром. Лучше всего засыпать песком, но его не так просто найти. Но чтоб такого не произошло просто придерживайтесь правил использования вашего девайса.

Итог

Несмотря на то, что когда-то это происходило по всему миру на сегодняшний день это случается крайне редко. Мы разобрали причины, почему это происходит и самое главное – как этого избежать. Если вы будете придерживаться правил описанных выше. То вы никогда не столкнетесь с возгоранием смартфона, чего мы вам желаем.

Почему аккумулятор 18650 может взорваться и как этого избежать

Перейти к содержимому

Почему батарея 18650 может взорваться

Как очень важное изобретение в истории, появление аккумуляторов действительно решило многие проблемы, и аккумулятор 18650 является старейшим, но часто встречающимся типом. Поскольку литиевая батарея все еще широко используется в настоящее время, ее безопасность особенно важна.

Эта статья познакомит вас с аккумулятором 18650 и объяснит, почему происходит взрыв. Но сначала давайте подробнее рассмотрим зарядку и разрядку литиевой батареи 18650.

Зачем сначала объяснять процесс и принцип зарядки и разрядки?

Потому что 18650 Взрыв батареи происходит во время ее зарядки и разрядки.

1 18650 Процесс зарядки литиевой батареи.

18650 Контроль заряда литиевой батареи разделен на две фазы.

Первая фаза — зарядка постоянным током. Когда напряжение аккумулятора ниже 4,2 В, зарядное устройство будет заряжаться постоянным током.

Второй этап — это этап зарядки постоянным напряжением (CV).

Когда напряжение батареи достигает 4,2 В, из-за характеристик литиевой батареи, если напряжение высокое, она будет повреждена, зарядное устройство зафиксирует напряжение на уровне 4,2 В, а зарядный ток будет постепенно уменьшаться, когда ток При его снижении до определенного значения (обычно при 1/10 задает ток) зарядная цепь отключается, горит индикатор завершения зарядки и зарядка завершена.

Перезарядка и разрядка литий-ионных аккумуляторов приведет к необратимому повреждению положительного и отрицательного электродов. Чрезмерный разряд приводит к разрушению структуры отрицательного углеродного слоя, и это разрушение вызовет включение ионов лития в процесс зарядки; перезарядка приведет к тому, что слишком много ионов лития будет вставлено в отрицательную углеродную структуру, в результате чего некоторые ионы лития больше не будут высвобождаться.

В соответствии с отраслевыми стандартами для литиевых батарей номинальная емкость обычно является минимальной емкостью. Эту емкость определяют при комнатной температуре 25 градусов, сначала заливают CC/CV 0,5 c и оставляют на некоторое время (обычно это 12 часов).

Разрядка током 0,2С и разрядка до 3,0В (есть еще стандарт 2,75В, но влияние не существенное, так как от 3в до 2,75в батарея скоро упадет и емкость не сильно потеряется), величина высвобождаемой емкости, обусловленная определенным количеством аккумуляторов, должна быть индивидуальной.

Разница представляет собой фактическое значение разрядной емкости аккумулятора с наименьшей емкостью. То есть фактическая емкость любого аккумулятора в этой партии должна быть больше или равна номинальной емкости.

2, 18650 Принцип зарядки литиевой батареи (с химической/материальной точки зрения)

Принцип работы литий-ионной батареи относится к ее принципу зарядки и разрядки. Когда батарея заряжается, ионы лития генерируются на положительном электроде батареи, а образовавшиеся ионы лития перемещаются к отрицательному электроду через электролит.

Углерод в качестве отрицательного электрода имеет слоистую структуру и имеет множество микропор, а ионы лития, достигающие отрицательного электрода, внедряются в микропоры углеродного слоя. Чем больше ионов лития встроено, тем выше зарядная способность.

Таким же образом, когда аккумулятор разряжается (т.е. мы используем аккумулятор), ионы лития, внедренные в углеродный слой отрицательного электрода, улетучиваются и возвращаются к положительному электроду. Чем больше ионов лития возвращается к положительному электроду, тем выше разрядная емкость. Емкость батареи, которую мы обычно называем разрядной емкостью.

Нетрудно заметить, что во время заряда и разряда литий-ионного аккумулятора ионов лития перемещаются от положительного электрода → отрицательного электрода → положительного электрода.

Если мы сравним литий-ионный аккумулятор с креслом-качалкой, то два конца кресла-качалки будут двумя полюсами аккумулятора, а литий-ион подобен хорошему спортсмену, бегущему взад и вперед на обоих концах Кресло-качалка. Поэтому специалисты дали литий-ионному аккумулятору милое название батарея кресла-качалки.

3, 18650 Взрыв литиевой батареи (актуальные проблемы).

Подавляющее большинство аккумуляторов 18650 размещены в стальном корпусе, и аккумуляторы низкого качества из-за отсутствия защиты могут вызвать резкое повышение внутреннего давления при перезаряде (перезарядке), и взрыв при превышении допустимого ценить.

Такие проблемы, как короткое замыкание, высокая температура, деформация или даже прокол батареи, могут привести к взрыву батареи.

При нормальном использовании батареи 18650, которые взрываются, как правило, являются батареями низкого качества. Безопасность обычных литий-ионных аккумуляторов на самом деле неплохая. Основная причина, которая может привести к взрыву литиевой батареи, заключается в том, что батарея низкого качества подвержена внутреннему короткому замыканию во время использования.

При возникновении внутреннего короткого замыкания за короткий промежуток времени образуется газ высокой температуры и высокого давления, который слишком поздно выпускать через выпускной клапан. Произойдет взрыв.

После 30 лет разработки процесс подготовки батареи 18650 был очень зрелым, в дополнение к значительному улучшению производительности, его безопасность также очень совершенна. Во избежание взрыва герметичного металлического корпуса аккумулятор 18650 теперь оснащен предохранительным клапаном в верхней части.

Предохранительный клапан входит в стандартную комплектацию каждой батареи 18650 и является наиболее важным барьером защиты от взрыва. Когда внутреннее давление батареи слишком высокое, верхний предохранительный клапан откроет декомпрессию выхлопных газов, чтобы избежать взрыва.

Однако, когда предохранительный клапан открыт, химические вещества, просочившиеся в аккумулятор, вступят в реакцию с кислородом воздуха в условиях высокой температуры, и все еще существует вероятность возгорания.

Кроме того, некоторые аккумуляторы 18650 теперь оснащены защитной платой, — защитой от перезаряда и переразряда, короткого замыкания и другими функциями, показатели безопасности очень высоки.

Хотите узнать больше: загрузите нашу электронную книгу по дизайну аккумуляторов.

Lithium Battery Design Design Электронная книга Скачать(2M, 20 страниц, PDF)

Что ж, мы обсудили процесс зарядки и принцип зарядки литиевой батареи и поговорили о некоторых актуальных проблемах взрыва батареи.

Мы можем легко узнать, что,

Почти литий-ионная батарея загорится и взорвется из-за короткого замыкания, которое произойдет, когда пластиковый сепаратор выйдет из строя и позволит аноду и катоду соприкоснуться друг с другом. И как только эти двое собираются вместе, происходит короткое замыкание батареи. И тогда процесс короткого замыкания будет выделять много тепла. Как только температура батареи превысит ограничение, батарея загорится или взорвется.

Есть несколько основных причин, которые могут привести к короткому замыканию литиевой батареи:

1. Плохой производственный дизайн:

Например, некоторые легко взрывающиеся батареи, из-за плохой конструкции, внутри не хватило места для сепаратора и электродов. литиевая батарея. Мы знаем, что сепаратор находится между анодным электродом и катодным электродом. Если места для сепаратора и электродов не хватило, легко может произойти короткое замыкание. Даже хорошо спроектированная батарея может выйти из строя, если контроль качества не ведется достаточно жестко или есть какой-либо производственный брак.

2. Термический разгон и несколько элементов:

Хотя это и не относится к батареям с одной ячейкой, которые есть в большинстве смартфонов (на самом деле iPhone X имеет две ячейки), только одна ячейка батареи должна выйти из строя, чтобы вся батарея вышла из строя. . Как только одна ячейка перегревается, вы получаете эффект домино, называемый «тепловым разгоном». Для батарей с сотнями ячеек, таких как в Tesla Model S, тепловой разгон может стать действительно большой проблемой.

3. Проблемы с зарядным устройством:

Литий-ионный аккумулятор также может быть поврежден некачественным зарядным устройством. Согласно нашему ежедневному опыту зарядки аккумулятора, мы легко обнаруживаем, что зарядное устройство выделяет тепло. Если зарядное устройство закоротит или сильно нагреется рядом с аккумулятором, это горячее зарядное устройство может причинить достаточно вреда, чтобы загореться. Вот почему мы рекомендуем людям использовать официальные зарядные устройства. Литий-ионные аккумуляторы имеют встроенную защиту от перезарядки. Хотя очень редко, если эти меры предосторожности не срабатывают, перезарядка является хорошим способом перегрева батареи.

4.Внешние факторы:

Экстремальная жара почти гарантированно приведет к отказу. Известно, что батареи, оставленные слишком близко к источнику тепла или загоревшиеся, взрываются. Другой внешний фактор также может привести к выходу из строя литий-ионной батареи. Если вы уроните телефон слишком сильно (или слишком много раз), есть вероятность, что вы повредите разделитель и электроды соприкоснутся. Если вы проткнете батарею (случайно или преднамеренно), то вы почти наверняка вызовете короткое замыкание.

4 Выберите фирменное зарядное устройство 18650

Со стороны потребителей. Одна из важных вещей, которую мы можем сделать, чтобы избежать возможного взрыва батареи 18650, — это купить высококачественное зарядное устройство?

Легче? Покупайте фирменные зарядные устройства.

Некоторые зарядные устройства, которые покупают покупатели, изготовлены с использованием недорогих зарядных микросхем/конструкций и недостаточно хороши для передачи точного тока, что может легко вызвать ненормальную зарядку аккумулятора и даже повредить аккумулятор. При выборе зарядного устройства старайтесь выбирать зарядное устройство для литий-ионных аккумуляторов 18650 ведущей марки, у них хороший контроль качества и послепродажное обслуживание, что может продлить срок службы вашего аккумулятора.

Фирменное зарядное устройство 18650 имеет четыре основные защиты: защита от короткого замыкания, защита от перегрузки по току, защита от перенапряжения и защита от обратного хода батареи.

Защита от перезарядки: Когда зарядное устройство перезаряжает литий-ионный аккумулятор, необходимо немедленно прекратить зарядку, чтобы предотвратить возможное повышение внутреннего давления, поскольку внутренняя температура аккумулятора повысится, если аккумулятор уже полностью заряжен.

По этой причине также предлагается установить защитную ИС на BMS батареи для контроля напряжения батареи. Когда он достигает напряжения перезарядки аккумулятора, он активирует функцию защиты от перезаряда и прекращает зарядку.

Защита от переразряда : Чтобы предотвратить переразряд литий-ионного аккумулятора, когда напряжение литий-ионного аккумулятора ниже точки обнаружения переразряда, активируется защита от переразряда, разряд прекращается, а батарея поддерживается в режиме ожидания с низким током покоя.

Защита от перегрузки по току и короткого замыкания : Когда ток разряда литий-ионной батареи слишком велик или происходит короткое замыкание, защитное устройство активирует функцию защиты от перегрузки по току.

Для литиевых аккумуляторов причина взрыва будет понятна, ведь в прошлом стабильность травы была не такой суровой, а вот 18650 как очень высокопроизводительный литиевый аккумулятор, его применение безусловно Будет становиться все более и более обширным , в конце концов, с точки зрения таких незаменимых батарей литиевая батарея 18650 — лучший выбор.

5. 3 Советы по хранению батареи 18650

Наиболее важными условиями хранения литиевой батареи 18650 являются температура и влажность. Как правило, комнатная температура мало влияет на работу литиевой батареи, но не должно быть прямых солнечных лучей. Высокая температура может легко привести к вздутию или взрыву литиевой батареи модели.

Вот несколько рекомендаций по хранению:

1. Не погружайте литиевую батарею 18650 в воду и не используйте ее во влажной среде; не храните батарею при температуре окружающей среды выше 65 °C.

2, наилучшая среда для зарядки литиевых аккумуляторов — 20 ~ 26 ° C, пожалуйста, не заряжайте на открытом воздухе при высокой температуре в летний полдень и при низкой температуре на открытом воздухе в зимнюю ночь. Если температура слишком высока, легко перезарядить. Если температура слишком низкая, это легко приведет к низкому напряжению, что плохо скажется на производительности и использовании литиевой батареи.

3. Если литиевая батарея не используется в течение длительного времени, извлеките литиевую батарею и поместите ее в прохладное и сухое место. Если он хранится в течение длительного времени, зарядите аккумулятор до 40% и храните его.

6. 4 совета производителям и инженерам аккумуляторов 18650

Проблема безопасности литий-ионных аккумуляторов 18650 состоит в том, что они горят или даже взрываются. Основная причина этих проблем кроется в тепловом разгоне внутри аккумулятора. Кроме того, некоторые внешние факторы, такие как перезарядка, источник огня, выдавливание, прокол, короткое замыкание и т. д., могут привести к взрыву аккумулятора.

Здесь мы приводим несколько советов для производителей аккумуляторов и инженеров.

1, электролит литиевой батареи 18650 и положительные и отрицательные электроды обладают высокой реактивностью, особенно при высоких температурах, чтобы повысить безопасность батареи, повысить безопасность электролита является одним из наиболее эффективных методов. Угроза безопасности электролита может быть эффективно решена путем добавления функциональных добавок, использования новых солей лития и растворителей для полезных моделей.

2. Для материала анода литиевой батареи 18650, поскольку поверхность часто наиболее подвержена термическому химическому разложению и экзотермии в литий-ионной батарее, повышение термической стабильности пленки SEI является ключевым методом повышения безопасности анода. материал.

3, установка предохранительного клапана батареи, плавкого предохранителя, серии с компонентами с положительным температурным коэффициентом, использование термосвариваемой диафрагмы, специальной схемы защиты нагрузки, специальной системы управления батареями и т. д., также повысит безопасность аккумулятор 18650.

4. Литиевые батареи выделяют тепло во время работы. Если их слишком поздно выпустить, они самопроизвольно загорятся и взорвутся. Им может управлять система управления температурным режимом батареи, которая представляет собой подсистему в системе управления батареями, которая позволяет батарее охлаждаться, когда температура слишком высокая, а температура низкая. Затем выполняется предварительный подогрев, тем самым лучше проявляя работоспособность батареи.

С течением времени разработка и производство материалов для литиевых аккумуляторов будут продолжать совершенствоваться. Можно предвидеть, что при постоянном развитии аккумуляторных технологий литиевые батареи будут становиться все более и более безопасными, и потребителям не нужно слишком беспокоиться о безопасности.

Связанный пост: Почему протекает литиевая батарея и как с этим бороться?

12 В 18650 литийная батарея Packalisa DAN2022-12-29T02: 59: 49+00: 00

3,7 В 4000 мАч, литийная батарея Packlisa Shang2023-01-09T03: 00: 10+00: 00

48V 120AH. 12-28T09:58:02+00:00

2526179 3,7 В 740 мАч Гибкий литиевый аккумулятор Lisa Shang2022-12-28T09:58:11+00:00

8512 3,7 В 50 мАч Литиевый аккумулятор cell2-19-28T202T202T09:58:11+00:00

8512:37:22+00:00

6516 3,7 В 30 мАч литиевая батарея Lisa Shang2023-01-09T03:03:18+00:00

1330 3,7 В 300 мАч литиевая батарея Lisa Shang2023-01-09:T043+04 :00

1330 3. 7V 220mah Lithium Battery cellLisa Shang2022-12-28T09:58:33+00:00

1325 3.7V 250mah Lithium Battery cellLisa Shang2022-12-28T09:45:29+00:00

1015 3.7 Литиевая батарея V 95 мАчLisa Shang2023-01-09T03:05:23+00:00

0817 Литиевая батарея 3,7 В 70 мАчLisa Shang2023-01-09T03:07:27+00:00

Литий-ионный аккумулятор 3,7 В 25 АчLisa Shang2023-01-09T03:07:52+00:00

Литий-ионный аккумулятор 3,7 В 15 АчAlisa Dan2023-01-10T04:13:45+00 :00

3,7 В, 10 Ач, литий-ионный аккумуляторAlisa Dan2023-01-10T04:13:55+00:00

3,7 В, 10 Ач, литий-ионный аккумуляторAlisa Dan2022-12-21T04:22:29+00:00 90807 3 90. Литиевая батарея АчAlisa Dan2022-12-21T07:01:47+00:00

3,7 В 7,8 Ач Литиевая батарея Alisa Dan2022-12-21T04:28:31+00:00

3,7 В 7,8 Ач Литий-ионная батарея23-Dan20 01-10T04:14:16+00:00

3,7 В 5 Ач Литиевый АккумуляторAlisa Dan2022-12-21T04:30:36+00:00

3,7 В 2,6 Ач Литиевый АккумуляторAlisa Dan2022-12-21T06:54:33+00:00

Сводка

ДНК Пауэр2023-01-03T03:51:01+00:00

Ссылка для загрузки страницы

Перейти к началу

Почему литий-ионные батареи загораются или взрываются?

К счастью, крупные взрывы, вызванные литий-ионными батареями, случаются редко. Однако, если они подвергаются воздействию неправильных условий, существует небольшая вероятность того, что они загорятся или взорвутся. Докторская диссертация Матиаса Хенриксена (USN) посвящена горючим газам, выделяющимся из неисправной литий-ионной батареи, а также скорости пламени и нарастанию давления этих газовых смесей. Исследование дает представление о том, какие типы взрывоопасности и сценарии можно ожидать в случае отказа литий-ионной батареи, и может помочь более безопасно интегрировать технологию в их различные приложения.

Mathias Henriksen (USN)

Быстрый поиск на YouTube или в Google выдаст несколько сотен видеороликов и изображений литий-ионных (Li-ion) аккумуляторов, вызывающих пожары и взрывы. Литий-ионные батареи сегодня используются во всех типах продуктов, возможно, чаще всего в электронных устройствах, таких как ноутбуки, сотовые телефоны и камеры, но они также являются привлекательным вариантом для крупномасштабного хранения энергии, например, в системах электросетей и электромобилях. К сожалению, если литий-ионные аккумуляторы подвергаются неправильным условиям, существует небольшая вероятность того, что может произойти резкий отказ. Такой сбой может иметь серьезные последствия для больших аккумуляторных систем, и исследования, проливающие свет на эти последствия, необходимы для принятия более эффективных мер безопасности.

Литий-ионные аккумуляторы имеют все элементы, необходимые для самоподдержки огня.

Чтобы понять, как литий-ионный аккумулятор может загореться или взорваться, необходимо выяснить, как устроена батарея. Литий-ионный аккумулятор хранит и высвобождает электрическую энергию посредством электрохимических реакций. Когда электрическая энергия потребляется/разряжается из батареи, ионы лития перемещаются от одного электрода к другому. Электроды погружены в жидкость, называемую электролитом, которая обеспечивает движение ионов и состоит из соли лития и органических растворителей. Именно эти органические растворители являются основной пожарной опасностью в литий-ионных батареях. Кроме того, положительно заряженный электрод (катод) в батарее содержит кислород, который может выделяться, если батарея подвергается определенным нагрузкам, например, внутреннему короткому замыканию, чрезмерному нагреву и т. д. Это означает, что в литий-ионных батареях есть все элементы, необходимые для самоподдерживания огня.

При сильном тепловом воздействии литий-ионная батарея может высвободить часть легковоспламеняющегося электролита вместе с различными горючими/токсичными газами, такими как водород (H ₂ ), метан (CH ₄ ), окись углерода (CO) и фтористоводородная кислота (HF). Количество и скорость выделяемого газа зависят от различных параметров, связанных с химическим составом батареи и количеством хранимой электроэнергии. Выброс этих легковоспламеняющихся газов может вызвать пожары и взрывы.

Один кадр из высокоскоростного фильма пламени в сфере взрыва

Изучение быстро движущегося пламени и ударных волн

В центре внимания моей кандидатской диссертации. исследование горючих газов, выделяемых неисправной литий-ионной батареей, и понимание типов опасности взрыва и сценариев, которые можно ожидать в случае резкого отказа. Для оценки опасности, связанной со взрывом, я ориентируюсь на рост давления и скорость пламени горючей газовой смеси. В нашей лаборатории есть взрывная сфера, где мы можем изучать все эти механизмы взрыва различных типов горючих смесей. Используя высокоскоростные камеры для съемки движущегося пламени внутри сферы взрыва, мы можем детально изучить пламя. У нас есть высокотехнологичные камеры, которые могут снимать с частотой кадров от 50 до 5 000 000 кадров в секунду. Это позволяет нам изучать даже чрезвычайно быстро движущиеся языки пламени и ударные волны. Результаты этих экспериментов будут использоваться в качестве входных данных и для проверки инструмента моделирования, чтобы можно было делать прогнозы потенциальных последствий. Эти прогнозы могут помочь более безопасно интегрировать литий-ионные технологии в различные приложения.

К счастью, крупные взрывы, вызванные ионно-литиевыми батареями, случаются редко. Тем не менее, по-прежнему важно понимать потенциальные последствия взрывов облаков паров литий-ионных аккумуляторов. Понимая последствия, можно принять более эффективные меры безопасности. Важность этой работы заключается в том, что она закладывает основу для совершенствования функций безопасности, которые могут уменьшить или избежать ущерба материалам, человеческой жизни и окружающей среде.

Для получения дополнительной информации о работе, проделанной в этой докторской степени. исследования см. следующие публикации:

Henriksen M, Vaagsaether K, Lundberg J, Forseth S, Bjerketvedt D. Взрывные характеристики электролитов литий-ионных аккумуляторов при повышенных температурах. Журнал опасных материалов 2019; 371: 1–7. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2019.02.108.
Хенриксен М., Ваагсетер К., А.В.: Гаатауг, Лундберг Дж., Форсет С., Бьеркетведт Д. Ламинарная скорость горения смеси диметилкарбонат-воздух, образованной литий-ионным электролитом-растворителем.