Lityum pil patlamasının nedenleri
Lityum pillerin uygulama alanı giderek genişledikçe, zaman zaman lityum pillerde patlamalar meydana gelmektedir. Batarya sisteminin güvenliğini sağlamak için batarya patlamasının sebepleri daha dikkatli analiz edilmelidir. Lityum pillerin patlama nedenleri muhtemelen şu şekildedir:
1. Dahili lityum pilin kutup parçaları yüksek düzeyde polarizedir ve lityum pilin dahili kısa devresinin patlamaya neden olmasına neden olur;
2. Lityum pilin kutup parçası suyu emer ve elektrolit ile reaksiyona girer. Gaz tamburu, lityum pilin dahili kısa devresine neden olur ve patlamaya neden olur;
3. Elektrolitin kalitesi ve performansı, lityum pilin dahili kısa devresinin patlamaya neden olmasına neden olur;
4. Enjekte edilen sıvı miktarı, sıvı enjekte edilirken teknolojik gereksinimleri karşılayamaz;
5. Montaj işleminde, lazer kaynağının sızdırmazlık performansı zayıf ve hava kaçağını ölçerken hava kaçağı;
6. Toz ve kutup parçası tozunun önce mikro kısa devreye neden olması muhtemeldir;
7. Pozitif ve negatif plakalar, işlem aralığından daha kalındır, bu da kabuğa girmeyi zorlaştırır;
8. Sıvı enjeksiyon sızdırmazlığı sorunu, çelik bilyenin zayıf sızdırmazlık performansı, havanın şişmesine neden olur;
9. Kabuk duvarı, gelen kabuk malzemesinde çok kalındır ve kabuk deformasyonu kalınlığı etkiler;
10. Harici kısa devreden kaynaklanan patlama;
11. Dışarıdaki aşırı ortam sıcaklığı da patlamanın ana nedenidir.
Lityum pil patlama tipi
Patlama türü analizi Pil hücresi patlama türleri üç tipte özetlenebilir: harici kısa devre, dahili kısa devre ve aşırı şarj. Buradaki dış kısım, pil takımının zayıf iç yalıtım tasarımının neden olduğu kısa devreler de dahil olmak üzere pil hücresinin dışını ifade eder. Hücrenin dışında bir kısa devre meydana geldiğinde ve elektronik bileşenler devreyi kesemediğinde, hücrenin içinde yüksek ısı üretilecek ve bu da elektrolitin bir kısmının buharlaşmasına ve pil kabuğunun genişlemesine neden olacaktır. Pilin iç sıcaklığı 135 santigrat dereceye ulaştığında, kaliteli bir diyafram kağıdı gözenekleri kapatacak, elektrokimyasal reaksiyon sona erecek veya neredeyse sona erecek, akım keskin bir şekilde düşecek ve sıcaklık yavaş yavaş düşecek ve böylece patlamayı önleyecektir. Bununla birlikte, gözenek kapatma hızı çok zayıf veya gözenekler hiç kapanmamış, pil sıcaklığı yükselmeye devam edecek, daha fazla elektrolit buharlaşacak ve sonunda pil kabuğu kırılacak ve hatta pil sıcaklığı artacaktır. Malzeme yanar ve patlar. Dahili kısa devreye esas olarak diyaframı delen bakır folyo ve alüminyum folyonun çapakları veya diyaframı delen lityum atomlarının dendritik kristalleri neden olur.
Bu küçük iğne benzeri metaller mikro kısa devrelere neden olabilir. İğne çok ince olduğundan ve belirli bir direnç değerine sahip olduğundan, akımın mutlaka büyük olması gerekmez. Bakır ve alüminyum folyo çapakları üretim sürecinden kaynaklanır. Gözlenebilir olay, pilin çok hızlı sızdırması ve bunların çoğu pil hücresi fabrikası veya montaj fabrikası tarafından görüntülenebilir. Ayrıca küçük çapaklar nedeniyle bazen yanarak pilin normale dönmesine neden olur. Bu nedenle çapak mikro kısa devreden kaynaklanan patlama olasılığı yüksek değildir. Bu ifade, çeşitli pil hücresi fabrikalarında şarj edildikten kısa bir süre sonra genellikle düşük voltajlı kötü pillerin olması gerçeğinden görülebilir, ancak istatistiklerle desteklenen birkaç patlama vardır. Bu nedenle, dahili bir kısa devrenin neden olduğu patlamaya esas olarak aşırı şarj neden olur.
Çünkü aşırı şarjdan sonra kutup parçasının her yerinde iğne benzeri lityum metal kristalleri var, delici noktalar her yerde ve her yerde mikro kısa devreler meydana geliyor. Bu nedenle pil sıcaklığı kademeli olarak artacak ve son olarak yüksek sıcaklık elektrolitin gaz yapmasına neden olacaktır. Bu durumda, sıcaklığın malzemenin yanmasına ve patlamasına neden olmayacak kadar yüksek olması veya ilk önce kabuğun kırılması, havanın girmesine ve lityum metalinin oksitlenmesine neden olması bir patlamadır. Ancak, aşırı şarjdan kaynaklanan dahili bir kısa devrenin neden olduğu patlama, şarj sırasında mutlaka meydana gelmez. Pil sıcaklığı malzemeyi yakacak kadar yüksek olmadığında ve üretilen gaz pil muhafazasını kıracak kadar olmadığında, tüketicinin şarjı durdurup cep telefonunu çıkarması mümkündür. Bu sırada çok sayıda mikro kısa devre tarafından üretilen ısı, pilin sıcaklığını yavaş yavaş yükseltir ve bir süre sonra patlar. Tüketicilerin ortak tanımı, telefonu ellerine aldıklarında telefonun çok sıcak olduğunu ve attıktan sonra patladığını görmeleridir.
Yukarıdaki patlama türlerine dayanarak, patlama korumasının üç yönüne odaklanabiliriz: aşırı şarjın önlenmesi, harici kısa devrelerin önlenmesi ve hücre güvenliğinin iyileştirilmesi. Bunların arasında, aşırı şarj önleme ve harici kısa devre önleme, pil sistemi tasarımı ve pil montajı ile daha büyük bir ilişkisi olan elektronik korumaya aittir. Pil hücresi güvenlik iyileştirmesinin odak noktası, pil hücresi üreticileriyle daha büyük bir ilişkisi olan kimyasal ve mekanik korumadır.
