Análise dos motivos do tambor da bateria e explosão

EU. Características de baterias de íon-lítio

O lítio é o menor e mais ativo metal da tabela periódica química. Tamanho pequeno tão alta densidade de capacidade, popular entre consumidores e engenheiros. Contudo, as propriedades químicas são muito ativas e representam um alto risco. Quando o lítio metálico é exposto ao ar, ele vai explodir com intensa reação de oxidação com oxigênio. Para aumentar a segurança e a tensão, cientistas inventaram materiais como grafite e cobalto de lítio para armazenar átomos de lítio. a estrutura molecular desses materiais, formando uma rede de armazenamento fina em nanoescala que pode ser usada para armazenar átomos de lítio. Dessa maneira, mesmo que o invólucro da bateria se quebre e o oxigênio entre, as moléculas de oxigênio são muito grandes para entrar nessas minúsculas células de armazenamento, para que os átomos de lítio não entrem em contato com o oxigênio e evitem a explosão. Este princípio da bateria de íon de lítio faz com que as pessoas obtenham sua densidade de alta capacidade, mas também atingir o propósito de segurança.

Quando as baterias de íon de lítio são carregadas, os átomos de lítio do eletrodo positivo perderão elétrons e oxidarão em íons de lítio. Os íons de lítio viajam através do eletrólito para o eletrodo negativo, entrar na célula de armazenamento do eletrodo negativo, e obter um elétron que é reduzido a átomos de lítio. Ao descarregar, todo o programa é invertido. Para evitar que a bateria entre em curto-circuito pelo contato direto entre os eletrodos positivo e negativo, um papel de diafragma com muitos orifícios finos é adicionado à bateria para evitar curto-circuito. Um bom papel de diafragma também pode fechar automaticamente o orifício fino quando a temperatura da bateria estiver muito alta, para que os íons de lítio não possam atravessar, a fim de auto-desperdiçar o trabalho militar, para evitar o perigo.

Medidas de proteção

Depois que o núcleo da bateria de lítio é sobrecarregado a uma tensão de mais de 4.2 V, efeitos colaterais começarão a ocorrer. Quanto maior a pressão de sobrecarga, quanto maior o risco. Depois que a tensão do núcleo de lítio estiver acima 4.2 V, menos da metade da quantidade de átomos de lítio deixada no material do cátodo geralmente colapsa, causando uma queda permanente na capacidade da bateria. se continuar carregando, uma vez que a célula de armazenamento do eletrodo negativo já está preenchida com átomos de lítio, o metal de lítio subsequente se acumulará na superfície do material do eletrodo negativo. Esses átomos de lítio crescem cristais dendríticos da superfície negativa para o íon de lítio. esses cristais de metal de lítio passarão pelo papel do diafragma, curto-circuito dos eletrodos positivo e negativo. Às vezes, a bateria explode antes que ocorra um curto-circuito, porque durante a sobrecarga, materiais como eletrólitos racham para produzir gás, fazendo com que o compartimento da bateria ou a válvula de pressão inche e quebre, permitindo que o oxigênio entre e reaja com os átomos de lítio empilhados na superfície negativa, e depois explodir. Portanto, quando a bateria de lítio é carregada, o limite superior de tensão deve ser definido para levar em conta a vida útil da bateria, capacidade, e segurança ao mesmo tempo. Tensão de carga ideal até 4.2 V..

A descarga do núcleo de lítio também deve ter um limite de tensão mais baixo. Como a tensão do núcleo está abaixo 2.4 V, parte do material começará a ser destruída. Porque a bateria será auto-descarga, quanto mais tempo a tensão será menor, por isso é melhor não descarregar 2.4 V para parar. a bateria de lítio descarregada do 3.0 V para 2.4 V durante este período, a energia liberada é apenas cerca de 3% da capacidade da bateria. por isso ,3.0 V é uma tensão de corte de descarga ideal.

carga e descarga, além do limite de tensão, o limite de corrente também é necessário. Quando a corrente é muito grande, o íon de lítio não entrará na célula de armazenamento antes que possa se reunir na superfície do material. Quando esses íons de lítio obtêm elétrons, eles produzem cristalização atômica de lítio na superfície do material, que é tão perigoso quanto a sobrecarga. Caso a caixa da bateria se quebre, ele explode.

Portanto, a proteção da bateria de íon de lítio deve incluir pelo menos três itens: limite superior da tensão de carga, limite inferior de tensão de descarga e limite superior de corrente. Em geral, bateria de lítio, além do núcleo da bateria de lítio, haverá um pedaço de placa de proteção, este pedaço de placa de proteção é principalmente para fornecer essas três proteção. Contudo, essas três proteções da placa de proteção obviamente não são suficientes, a explosão global da bateria de lítio ou transmissão de frequência. Para garantir a segurança do sistema de bateria, a causa da explosão da bateria deve ser analisada com mais cuidado.

II. Causas da explosão da bateria:

1： polarização interna é maior!

2： eletrodo absorve água e reage com eletrólito.

3： qualidade do próprio eletrólito, Problemas de desempenho.

4： injeção de líquido não pode atender aos requisitos do processo.

5： processo de montagem desempenho de vedação de soldagem a laser é ruim, vazamento de ar, detecção de vazamento.

6： poeira, a poeira polar primeiro leva facilmente ao micro-curto-circuito, as razões específicas são desconhecidas.

7： placas positivas e negativas são mais espessas do que a faixa do processo e difíceis de entrar na casca.

8： problema de vedação por injeção de líquido, o desempenho de vedação do cordão de aço não é bom, resultando em tambor de gás.

9： o material do escudo é grosso, a deformação da casca afeta a espessura.

III. ANÁLISE DE TIPOS EXPLOSIVOS

A explosão do núcleo da bateria pode ser classificada em três tipos: curto-circuito externo, curto circuito interno, e sobrecarregar. A parte externa da bateria é a parte externa do núcleo, incluindo o curto-circuito causado pelo design de isolamento interno deficiente da bateria.

Quando a parte externa do núcleo em curto-circuito, componentes eletrônicos não podem cortar o circuito, o núcleo produzirá calor elevado, resultando em parte da vaporização do eletrólito, apoiará o invólucro da bateria. Quando a temperatura dentro da bateria é tão alta quanto 135 graus Celsius, o papel de diafragma de boa qualidade, vai fechar o buraco fino, a reação eletroquímica termina ou quase termina, a corrente cai de repente, a temperatura também cai lentamente, evitando assim a explosão. Contudo, a taxa de fechamento de furos finos é muito baixa, ou o orifício fino não fechará o papel do diafragma, continuará a aumentar a temperatura da bateria, mais vaporização de eletrólitos, e finalmente a casca da bateria estourou, ou até mesmo aumentar a temperatura da bateria para fazer o material queimar e explodir.

O curto-circuito interno é causado principalmente pela rebarba da folha de cobre e da folha de alumínio através do diafragma, ou a cristalização dendrítica de átomos de lítio através do diafragma. Esses metais finos semelhantes a agulhas podem causar micro-curto-circuito. Porque o pino é muito fino e tem um certo valor de resistência, a corrente não é necessariamente muito grande. Sistema de rebarbas de folha de cobre-alumínio no processo de produção, o fenômeno observado é que o vazamento da bateria é muito rápido, a maioria pode ser rastreada pela fábrica principal ou pela fábrica de montagem. Além disso, porque a rebarba é pequena, às vezes será queimado, para que a bateria volte ao normal. Portanto, a probabilidade de explosão causada por micro curto-circuito de rebarbas não é alta.

Tal afirmação, de cada planta principal muitas vezes após o carregamento, a voltagem está baixa bateria ruim, mas raramente eventos de explosão, obter suporte estatístico. Portanto, a explosão causada por curto-circuito interno é causada principalmente por sobrecarga. Porque, Sobrecarregue a folha do cátodo em todos os lugares é cristal de metal de lítio semelhante a agulha, ponto de punção em todos os lugares, em todos os lugares está acontecendo micro-curto-circuito. Portanto, a temperatura da bateria aumentará gradualmente, e, finalmente, a alta temperatura irá eletrólito de gás. Nesse caso, se a temperatura é muito alta para fazer com que o material queime e exploda, ou o shell é primeiro armado, para que o ar e o metal de lítio na oxidação intensa, são o fim da explosão.

Mas a explosão causada pelo curto-circuito interno causado pela sobrecarga não ocorre necessariamente no momento do carregamento. É possível que quando a temperatura da bateria não seja alta o suficiente para deixar o material queimar e o gás produzido não seja suficiente para quebrar o invólucro da bateria, o consumidor para de carregar e tira o celular. Nesse momento, muitos dos micro-curtos-circuitos gerados pelo calor, aumentar lentamente a temperatura da bateria, após um período de tempo antes da explosão. A descrição comum dos consumidores é pegar o telefone descobriu que o telefone está muito quente, jogado fora e explodiu.

Combinado com os tipos de explosão acima, podemos nos concentrar na prevenção de sobrecarga, a prevenção de curto-circuito externo, e aumentar a segurança do núcleo. A proteção contra sobrecarga e curto-circuito externo pertence à proteção eletrônica, que está relacionado ao design do sistema de bateria e montagem da bateria. O ponto chave para melhorar a segurança do núcleo elétrico é a proteção química e mecânica, que tem grande relação com o fabricante do núcleo da bateria.

4. Especificações do projeto

Porque existem centenas de milhões de telefones celulares em todo o mundo, a taxa de falha de proteção de segurança deve ser inferior a um em 100 milhões para alcançar a segurança. Como um resultado, a taxa de falha da placa de circuito é geralmente muito superior a cem milhões. Portanto, quando o sistema de bateria é projetado, deve haver mais de duas linhas de segurança. Design errado comum é usar o carregador (adaptador) para ir diretamente para o grupo de pool de carregamento. Isso sobrecarregará a proteção da pesada responsabilidade, completamente à bateria na placa de proteção. Embora a taxa de falha da placa de proteção não seja alta, mas mesmo que a taxa de falha seja tão baixa quanto um milhão, a probabilidade do mundo ou todos os dias terá um acidente de explosão.

Se o sistema de bateria pode fornecer duas proteções de segurança para sobrecarga, sobre-descarga e sobrecorrente, respectivamente, se a taxa de falha de cada proteção for 1/10000, duas proteções podem reduzir a taxa de falha para 1/100000. Diagrama de blocos do sistema de carregamento de bateria comum da seguinte forma, incluindo carregador e bateria duas partes. Carregador também contém adaptador (Adaptador) e controlador de carregamento duas partes. O adaptador converte AC para DC, enquanto o controlador de carregamento limita a corrente e tensão máximas de DC. Uma bateria é composta por duas partes, um painel de proteção e um núcleo de bateria, e um PTC para limitar a corrente máxima.

Caixa de texto do carregador: sobrecarga da placa de proteção, caixa de texto de proteção de sobrecorrente de descarga excessiva: caixa de texto da bateria: sistema de bateria de celular como exemplo, sistema de proteção contra sobrecarga usando a tensão de saída do carregador definida em cerca de 4.2 V para alcançar a primeira camada de proteção, de modo que mesmo se a placa de proteção na bateria falhar, a bateria não será sobrecarregada e perigosa. Uma segunda proteção é a função de proteção de sobrecarga na placa de proteção, que geralmente é definido como V.4.3 Desta forma, a placa de proteção geralmente não precisa ser responsável por cortar a corrente de carga, somente quando a tensão do carregador for anormalmente alta, só precisa agir. A proteção contra sobrecorrente é pela placa de proteção e pela placa limitadora de corrente a ser responsável, que também é duas proteção contra sobrecorrente e curto-circuito externo. uma vez que a descarga excessiva ocorrerá apenas no processo de uso de produtos eletrônicos. Portanto, o design geral é pela placa de circuito do produto eletrônico para fornecer o primeiro a proteger, a placa de proteção na bateria fornece a segunda proteção. Se o produto eletrônico detectar que a tensão de alimentação é inferior a 3.0 V, ele deve ser desligado automaticamente. se esta função não for projetada no momento do design do produto, a placa de proteção fechará o circuito de descarga quando a tensão for tão baixa quanto 2.4 V.

Resumidamente, o projeto do sistema de bateria, deve sobrecarregar, descarga excessiva, e sobrecorrente, respectivamente, para fornecer duas proteções eletrônicas. onde a placa de proteção é a segunda proteção. Retire a placa de proteção e carregue, se a bateria vai explodir, significa design ruim.

Embora o método acima forneça duas proteções, mas porque os consumidores geralmente compram carregadores não originais de fábrica para carregar depois que o carregador está quebrado, e a indústria de carregadores, com base em considerações de custo, muitas vezes remova o controlador de carregamento para reduzir custos. Como um resultado, dinheiro ruim expulsa o bom, e existem muitos carregadores inferiores no mercado. Isso faz com que a sobrecarga e a superdefesa percam a primeira e mais importante linha de defesa. A sobrecarga também é o fator mais importante que causa a explosão da bateria, então carregador inferior pode ser chamado de culpado da explosão da bateria.

Claro, nem todos os sistemas de bateria usam o esquema mostrado acima. Em alguns casos, haverá também um design de controlador de carga dentro do grupo de baterias. Por exemplo: Muitos computadores de anotações com hastes de bateria adicionais têm controladores de carregamento. Isso ocorre porque os computadores de anotações geralmente carregam controladores dentro do computador, dando aos consumidores apenas um adaptador. Portanto, a bateria adicional do computador de anotações deve ter um controlador de carregamento para garantir a segurança da bateria adicional ao carregar com o adaptador. além do que, além do mais, o produto que usa o isqueiro do carro para carregar, às vezes também vai carregar o controlador para fazer no grupo de bateria.

Última linha de defesa

Se a proteção eletrônica falhar, a última linha de defesa será fornecida pelo núcleo. O nível de segurança do núcleo pode ser distinguido se o núcleo pode passar por curto-circuito externo e sobrecarga. Porque, antes que a bateria exploda, se houver átomos de lítio dentro da superfície do material, o poder de explosão será maior. Além disso, a proteção contra sobrecarga geralmente é deixada com uma linha de defesa porque os consumidores usam carregadores inferiores, então a capacidade do núcleo de resistir à sobrecarga é mais importante do que a capacidade de resistir a curto-circuito externo.