Pourquoi et comment faire exploser les batteries lithium-ion

Probablement tout le monde se souvient de l'histoire sensationnelle avec l'auto-inflammation et d'explosion même des batteries à la note 7 téléphones de Samsung. Donc, ce n'est pas seulement un problème particulier avec ce modèle de téléphone et il est plus ou moins vrai de toutes les batteries au lithium-ion.

Après tout, sur Internet ici et là, vous pouvez trouver un film comme giroskuter, elektrosamokat ou par téléphone sur le courant de charge soudainement enflés et a pris feu.

Dans cet article, je veux vous dire pourquoi ce qui se passe et ce qu'il faut faire pour minimiser les risques de combustion spontanée est votre gadget avec ce type de batterie.

Quel est le problème

Ainsi, afin de comprendre la cause de l'incendie, nous allons dire quelques mots au sujet de la structure de ces batteries.

batteries Li-ion sont constitués d'une paire d'anode et de cathode, qui sont séparées par un séparateur de polymère poreux. Dans la plupart des cas, le matériau de cathode actif est un oxyde de métal de transition avec encastré dans la structure cristalline d'ions lithium. Utilisation telle que le graphite de l'anode.

L'électrolyte dans la batterie est généralement constitué de solutions de sels de lithium. Ainsi, à la charge initiale dans l'usine dans le processus d'intégration sur les électrodes à anode de lithium (en sensiblement à conduction ionique couche protectrice est formée à l'anode) (SEI), formé à partir d'décomposé électrolyte. barrière formée protège les électrodes de réactions nocives avec l'électrolyte.

Dans la plupart des cas, la cause de l'auto-allumage de la batterie est un court-circuit banal dans la cellule elle-même. La raison de la formation d'un contact électrique entre les électrodes peut être:

1. élément de dommages mécaniques. Disons que vous laissez tomber votre téléphone ou la batterie sur le sol, et ainsi endommager la structure interne de la batterie.
2. mariage usine. Même à l'ère de la production robotisée n'est à l'abri du banal à des défauts de fabrication, tels que l'insuffisance exactement les électrodes ont été découpées ou partie métallique obtenu entre la cathode et l'anode, ce qui entraîne des dommages séparateur.
3. Germination de lithium métallique (dendrites). Ce phénomène se produit à la décharge trop rapide ou la charge, lorsque des ions de lithium n'ont tout simplement pas le temps d'être intégré dans cristal anode et l'amener (l'anode) processus de croissance de cristal commence, ce qui conduit à des dommages séparateur.

Ainsi, l'une des raisons ci-dessus ont provoqué un court-circuit. Voyons voir ce qui se passe à côté.

le développement de la combustion spontanée

Court-circuit a eu lieu dans l'élément, cette batterie d'information commence quand le processus de chauffage et de température atteint Celsius, barrière de conduction ionique commence à se détériorer anode.

Par la suite, le lithium, intégré dans l'anode, la réaction commence par l'électrolyte, à la suite de ce processus, la libération des gaz volatils, l'éthane, le méthane, l'éthylène, etc ...

Donc, il y a un mélange explosif, mais il y a un ingrédient principal pour le feu - l'oxygène.

Tout ce cocktail chimique commence à bouillir dans une enceinte étanche fermée, ainsi que d'une réaction exothermique, elle conduit à une augmentation inévitable de la température et de la pression.

Après avoir atteint matériau de cathode Celsius 180-200 degrés, dans la réaction et le dégagement d'oxygène se produit résultant. Ici, à ce moment-là, et il y a une « bouffée » et une augmentation brusque de la température. Parallèlement à cela, la décomposition de l'électrolyte continue (300 degrés Celsius), ce qui génère également de la chaleur.

Et l'étape finale de ce procédé avec le graphite des résidus d'électrolyte, qui en outre Il fait monter la température à environ 600 degrés centigrades, ce qui en fusion de l'aluminium suscepteur.

Comment protéger les batteries

Bien sûr, les fabricants sont conscients du problème et ont fourni plusieurs degrés de protection contre l'auto-inflammation possible et principe de fonctionnement, la batterie plus puissante, plus le degré de protection en elle.

L'un des degrés de protection est un séparateur, qui température est élevée à un point devient imperméable et empêche ainsi les dendrites croissent dans la section de batterie. Mais si le processus se développe rapidement, le séparateur est fondu banal.

Dans les batteries plus sont fabriqués avec des valves intégrées et fusibles. Ainsi, lorsque la pression est augmentée et les électrodes de température sont simplement déconnecté du réseau, et de passer par la soupape de gaz formé. Bien sûr, dans ce cas en contact avec des brûlures de gaz d'oxygène.

En outre batteries lithium-ion sont équipées de régulateurs, capteurs et donc d'équilibrage de charge. D.

Comme vous l'avez probablement déjà pris conscience de l'élément le plus dangereux dans la construction d'une batterie lithium-ion est l'électrolyte, ce qui est tout décomposé en ces brûlent bien et à des gaz explosifs. À ce jour, toute l'équipe de scientifiques recherchent activement une alternative viable, mais jusqu'à présent, qui n'est pas présente.

Comme l'article, puis avec vous aimez. Je vous remercie de votre attention!