טכנולוגיית סיכון ובטיחות של סוללת ליתיום יון (1)

1. סיכון של סוללת ליתיום יון

סוללת ליתיום יון היא מקור כוח כימי שעלול להיות מסוכן בשל המאפיינים הכימיים שלה והרכב המערכת.

 

(1) פעילות כימית גבוהה

ליתיום הוא היסוד העיקרי מקבוצה I בתקופה השנייה של הטבלה המחזורית, בעל תכונות כימיות פעילות במיוחד.

 

(2) צפיפות אנרגיה גבוהה

לסוללות ליתיום יון יש אנרגיה ספציפית גבוהה מאוד (≥ 140 וואט/ק"ג), שהיא פי כמה מזו של ניקל קדמיום, מימן ניקל וסוללות משניות אחרות.אם מתרחשת תגובת בריחת תרמית, ישתחרר חום גבוה, מה שיוביל בקלות להתנהגות לא בטוחה.

 

(3) אמץ מערכת אלקטרוליטים אורגנית

הממס האורגני של מערכת אלקטרוליטים אורגנית הוא פחמימנים, עם מתח פירוק נמוך, חמצון קל וממס דליק;במקרה של דליפה הסוללה תתלקח, אפילו תישרף ותתפוצץ.

 

(4) סבירות גבוהה לתופעות לוואי

בתהליך השימוש הרגיל של סוללת ליתיום יון, התגובה החיובית הכימית של המרה הדדית בין אנרגיה חשמלית לאנרגיה כימית מתרחשת בחלק הפנימי שלה.עם זאת, בתנאים מסוימים, כגון טעינת יתר, פריקת יתר או פעולת זרם יתר, קל לגרום לתגובות צד כימיות בתוך הסוללה;כאשר תגובת הצד מחמירה, היא תשפיע קשות על הביצועים וחיי השירות של הסוללה, ועלולה לייצר כמות גדולה של גז, מה שיגרום לפיצוץ ושריפה לאחר שהלחץ בתוך הסוללה יגדל במהירות, דבר שיוביל לבעיות בטיחות.

 

(5) המבנה של חומר האלקטרודה אינו יציב

תגובת טעינת היתר של סוללת ליתיום יון תשנה את מבנה החומר הקתודה ותגרום לחומר להיות בעל אפקט חמצון חזק, כך שלממס באלקטרוליט יהיה חמצון חזק;והאפקט הזה הוא בלתי הפיך.אם החום הנגרם מהתגובה מצטבר, יהיה סיכון לגרימת בריחה תרמית.

 

2. ניתוח בעיות בטיחות של מוצרי סוללת ליתיום יון

לאחר 30 שנות פיתוח תעשייתי, מוצרי סוללות ליתיום-יון עשו התקדמות רבה בטכנולוגיית הבטיחות, שלטו ביעילות על התרחשות תגובות לוואי בסוללה והבטיחו את בטיחות הסוללה.עם זאת, מכיוון שסוללות ליתיום יון נמצאות בשימוש נרחב יותר ויותר וצפיפות האנרגיה שלהן גבוהה יותר ויותר, עדיין ישנן תקריות רבות כגון פציעות פיצוץ או החזרת מוצרים עקב סכנות בטיחותיות פוטנציאליות בשנים האחרונות.אנו מסיקים כי הסיבות העיקריות לבעיות הבטיחות של מוצרי סוללת ליתיום-יון הן כדלקמן:

 

(1) בעיית חומר ליבה

החומרים המשמשים לליבה החשמלית כוללים חומרים פעילים חיוביים, חומרים פעילים שליליים, דיאפרגמות, אלקטרוליטים וקונכיות וכו'. בחירת החומרים והתאמת מערכת ההרכב קובעים את ביצועי הבטיחות של הליבה החשמלית.בבחירת חומרים פעילים חיוביים ושליליים וחומרי דיאפרגמה, היצרן לא ערך הערכה מסוימת לגבי המאפיינים וההתאמה של חומרי הגלם, וכתוצאה מכך נוצר חוסר מולד בבטיחות התא.

 

(2) בעיות בתהליך הייצור

חומרי הגלם של התא אינם נבדקים בקפדנות, וסביבת הייצור ירודה, מה שמוביל לזיהומים בייצור, מה שלא רק מזיק לקיבולת הסוללה, אלא גם משפיע מאוד על בטיחות הסוללה;בנוסף, אם יותר מדי מים מעורבבים באלקטרוליט, עלולות להתרחש תגובות לוואי ולהגביר את הלחץ הפנימי של הסוללה, מה שישפיע על הבטיחות;בשל המגבלה של רמת תהליך הייצור, במהלך ייצור הליבה החשמלית, המוצר אינו יכול להשיג עקביות טובה, כגון שטוחות ירודה של מטריצת האלקטרודה, נפילה של חומר האלקטרודה הפעיל, ערבוב של זיהומים אחרים ב החומר הפעיל, הריתוך הבלתי מאובטח של זיז האלקטרודה, טמפרטורת הריתוך הלא יציבה, הקוצים בשולי חלק האלקטרודה, והיעדר שימוש בסרט בידוד בחלקי מפתח, מה שעלול להשפיע לרעה על בטיחות הליבה החשמלית .

 

(3) הפגם בתכנון של הליבה החשמלית מפחית את ביצועי הבטיחות

מבחינת עיצוב מבני, נקודות מפתח רבות בעלות השפעה על הבטיחות לא זכו לתשומת לב על ידי היצרן.לדוגמה, אין סרט בידוד בחלקי המפתח, אין שוליים או שוליים מספיקים בתכנון הסרעפת, עיצוב יחס הקיבולת של אלקטרודות חיוביות ושליליות אינו סביר, עיצוב יחס השטח של חיובי ושלילי אקטיבי חומרים בלתי סבירים, ועיצוב אורך הזיז אינו סביר, מה שעלול להציב סכנות נסתרות לבטיחות הסוללה.בנוסף, בתהליך הייצור של התא, חלק מיצרני התאים מנסים לחסוך ולדחוס חומרי גלם על מנת לחסוך בעלויות ולשפר ביצועים, כגון הקטנת שטח הסרעפת, הקטנת רדיד נחושת, רדיד אלומיניום ואי שימוש ב שסתום שחרור לחץ או סרט בידוד, שיפחית את בטיחות הסוללה.

 

(4) צפיפות אנרגיה גבוהה מדי

נכון לעכשיו, השוק רודף אחר מוצרי סוללה בעלי קיבולת גבוהה יותר.על מנת להגביר את התחרותיות של המוצרים, היצרנים ממשיכים לשפר את האנרגיה הספציפית לנפח של סוללות ליתיום יון, מה שמגדיל מאוד את הסיכון לסוללות.


זמן פרסום: נובמבר-06-2022