Bakit sumabog ang mga baterya

Ang mga gumagamit ng mga smartphone at tablet ay siyempre may kamalayan sa pagsabog peligro ng mga baterya ng lithium sa kanilang mga gadget. At ang mga kapansin-pansin na halimbawa ay hindi kailangang lumayo. Kamakailan, halimbawa, ang Samsung ay nahaharap sa isang masakit na problema nang personal, at pinilit na isipin ang unang serye ng bagong Tandaan 7, dahil ang mga baterya ay sumabog nang tama sa proseso ng pag-singil. Sa isang paraan o iba pa, ang problema ay nananatiling pareho mula sa simula ng hitsura ng mga cell phone; kahit noong 2016, ipinagbawal ng ICAO ang mga pagpapadala ng komersyal sa mga kargamento ng kargamento ng sibilyan mga baterya ng lithium.

Ang kakanyahan ng problema sa mga baterya ng lithium

Ang katotohanan ay sa proseso ng pagsingil ng isang baterya ng lithium sa isang mobile device, gamit ang microcontroller na binuo sa baterya, isang mas kumplikadong algorithm para sa pagpapatupad ng prosesong ito ay ipinatupad upang ang temperatura ng baterya ay hindi lalampas sa katanggap-tanggap na saklaw ng temperatura. Ang monitor ng monitor para sa hangaring ito ay maraming mga parameter ng baterya sa panahon ng pag-singil nito.

Bilang karagdagan sa proseso ng pagsingil mismo, ang pag-iimbak ng baterya ay nangangailangan din ng pagsunod sa ilang mga patakaran, lalo na tungkol sa temperatura: hindi mo maiinitan o supercool ang baterya.

Ang pangunahing problema na nagiging sanhi ng pagsabog ng mga baterya ay labis na pag-init ng electrolyte dahil sa paglampas sa pinapayagan na temperatura o dahil sa isang maikling circuit sa loob ng cell ng baterya. Ang reaksyon ng kadena ay madaling sinimulan sa loob ng sobrang init ng cell, dahil ang alkali metal lithium ay napakadali na nag-apid, bilang isang resulta kung saan ang baterya ay nag-swells at, sa pinakamasamang kaso, ay sumabog.

At kahit na sa pagkakaroon ng isang "matulungin" na magsusupil, isang aksidenteng kakulangan sa pabrika (hindi sapat na kapal ng insulator sa pagitan ng mga cell) ay maaaring maganap at humantong sa malungkot na mga kahihinatnan.

Siyempre, ang pagkabigla, pagkasira, pagbutas, sobrang pag-init sa araw ay mapanganib. Kahit na ang baterya ay bumagsak at tumama nang bahagya, ang isang pagkasira ng insulator ay maaaring mangyari sa loob, at sa hinaharap na ito ay maaaring humantong sa isang biglaang problema, kahit na walang halata na sobrang pag-init.

Pagsabog na Dahilan para sa Lithium Batteries

Ang anode at katod ng baterya ng lithium-ion ay pinaghiwalay ng isang porous na polymer separator. Ang katod ay may isang aktibong materyal dito, kung saan ang mga oxides ng mga metal na paglipat ay madalas na ginagamit, kung saan ang mga lithium ions ay naka-embed. Ang anode ay karaniwang grapayt. Ang isang organikong solusyon ng lithium salts ay ginagamit bilang isang electrolyte.

Sa unang bayad sa halaman, ang lithium ay itinayo sa anode at isang layer ng mga decomposed electrolyte form sa mga electrodes, na nagsisilbing proteksyon laban sa mga hindi kinakailangang reaksyon, habang ang natitirang pagsasagawa ng ion.

Tulad ng nabanggit sa itaas, ang isang panloob na maikling circuit ay isa sa mga pangunahing sanhi ng pag-aapoy ng baterya sa sarili. Ang sanhi ng maikling circuit mismo ay maaaring pisikal na pinsala o mga depekto sa pabrika, tulad ng hindi pantay na pagputol ng mga electrodes o ang ingress ng mga metal na partikulo sa pagitan ng katod at anode, na lumalabag sa integridad ng layer ng separator.

Ang isa pang dahilan para sa pagsasara ay ang paglaki ng mga kadena ng lithium metal sa pamamagitan ng paghihiwalay (kung ang mga lithium ions sa pabrika ay walang sapat na oras upang ganap na maisama sa anode crystal dahil sa labis na mabilis na singilin o mula sa overcooling, o kung ang kapasidad ng cathode aktibong materyal ay mas malaki kaysa sa kapasidad ng anode, na humahantong sa mga deposito sa anode, na kung saan pagkatapos ay mabagal ngunit hindi maipalabas na lumaki).

Kaya, kung ang isang maikling circuit ay nangyari, pagkatapos ay ang temperatura ng baterya ay nagsisimula na tumaas, at kapag umabot sa 70-90 ° C, nagsisimula ang agnas ng proteksiyon na pagsasagawa ng layer ng anode. Ang lithium anode ay tumugon sa isang electrolyte, habang ang sunugin na mga hydrocarbon tulad ng etilena, mitein, etane, atbp.Ngunit maaga pa bago ang sunog, dahil hindi sapat ang oxygen.

Samantala, ang reothermic reaksyon ay nasa at tumataas ang temperatura, tumataas ang presyon sa loob ng kaso ng baterya. Sa 180-200 ° C, ang reaksyon ng disproporsyonasyon ay nagsisimula sa katod, kung saan pinakawalan ang oxygen. Nangyayari ang pag-iingat, ang temperatura ay tumaas nang masakit, at ang electrolyte ay nabubulok nang thermally, ang temperatura ay 200-300 ° C.

Sa wakas, ito ay ang pagliko ng grapayt, at kapag ang temperatura ay umabot sa 660 ° C, ang aluminyo ng kasalukuyang kolektor ay nagsisimulang matunaw. Ang maximum na temperatura sa buong prosesong ito ay karaniwang walang oras na lumampas sa 900 ° C, dahil ang lahat ay mabilis na nagtatapos sa kumpletong agnas ng mga panloob na sangkap ng baterya.

Mayroon bang tagumpay sa paghahanap ng isang solusyon sa problema

Upang malutas ang problema, ang mga tagagawa ng smartphone ay maaaring higpitan ang regulasyon, gumawa ng karagdagang mga piyus sa mga aparato at sa mga baterya, kumplikadong mga kumokontrol, ngunit madaragdagan nito ang gastos ng mga baterya at lahat ng mga produkto na may kasamang baterya. Ang mga kumpanya ay nakikipagkumpitensya sa bawat isa, at hindi madaling magawa ang ekonomiko.

Samantala, ang mga pisiko mula sa Stanford ay nakikipaglaban para sa kaligtasan ng mga baterya ng lithium, na bumalik sa tag-araw ng tag-init ng 2015 ay nakabuo ng isang espesyal na mekanismo ng proteksyon na binuo sa baterya na nasa yugto ng paggawa.

Sa katunayan, pinag-uusapan natin ang tungkol sa isang bagong uri ng mga baterya ng lithium, na awtomatikong patayin kapag ang kanilang loob ay umabot sa isang potensyal na mapanganib na temperatura (na pinipigilan ang proseso na humahantong sa kasunod na sunog), at pagkaraan ng ilang sandali, pagkatapos ng paglamig, awtomatiko silang muling awtomatikong.

Sinasabi ng mga may-akda ng pag-unlad na ito ang unang baterya ng lithium na maaaring paulit-ulit na patayin at ibalik nang hindi nawawala ang mga pag-aari at pagganap nito.

Ang pag-unlad ay isinasagawa sa loob ng maraming taon ng isang koponan ng maraming tao (kabilang ang Zhenan Bao), bilang isang resulta, ang isang baterya ay wala sa dalawang pangunahing drawbacks - isang matalim na pagbawas sa kapasidad ng baterya pagkatapos ng ilang mga recharging cycle at, higit sa lahat, ang isang pagkahilig sa sunog at pagsabog dahil sa sobrang init ( awtomatikong humihinto ang reaksyon ng kadena).

Ang desisyon ay dumating sa mga siyentipiko mula sa isang ganap na naiibang larangan ng pisika. Gumawa sila ng mga thermometer gamit ang nikel nanoparticle na naka-embed sa isang manipis na sheet ng graphene at plastic. Ang mga ito ay hindi pangkaraniwang mga thermometer. Sa pamamahinga, ang mga nikel partikulo ay nakikipag-ugnay sa bawat isa, iyon ay, isang mahusay na kasalukuyang conductor ay nakuha. Ngunit kapag pinainit ang sheet, ang plastik ay nagsimulang lumawak nang bahagya, na humantong sa isang kahinaan ng contact sa pagitan ng mga conductive nikel particle, at ang paglaban ng buong conductor ay tumaas.

Ang pag-aari na ito ay ginamit ng mga mananaliksik mula sa Stanford para sa agarang awtomatikong proteksyon ng mga baterya ng lithium at para sa buong awtomatikong pagpapanumbalik ng contact pagkatapos ng paglamig. Nakadikit sila ng isang sheet ng naturang plastik sa isa sa mga electrodes ng baterya upang mawalan ito ng kondaktibiti na may pagtaas ng temperatura. At kapag ang temperatura ay umabot sa 70 ° C

Ngunit sa kabila ng solusyon, ang mga tagagawa ng mga mobile na aparato ay hindi pa rin naglakas-loob na baguhin nang malaki ang teknolohiya ng produksiyon ng kanilang mga baterya na binuo sa mga nakaraang taon. Samakatuwid, ang mga gumagamit ng gadget ay kailangang makarating sa mga term na may potensyal na panganib ng mga baterya ng lithium sa loob ng ilang oras, at subukang huwag ihulog o mababad ang kanilang mga mobile device, at lalo na ang mga baterya. Marahil sa malapit na hinaharap ang problema ay ganap na malutas.

Tingnan din: Ang wastong paggamit ng mga baterya ng lithium-ion

Comments

[#1 Ruslan]

"labis na pag-init ng electrolyte dahil sa paglampas sa pinapayagan na temperatura" - tuftalogichny tuftalogika tuftalogii.