Keamanan Baterei Lithium

Baterei litium duwe kaluwihan portabilitas lan ngisi daya cepet, mula kenapa baterei asam timbal lan baterei sekunder liyane isih ana ing pasar?
Saliyane masalah biaya lan lapangan aplikasi sing beda-beda, alasan liyane yaiku keamanan.
Lithium minangka logam paling aktif ing donya.Amarga karakteristik kimia sing aktif banget, nalika logam lithium kapapar udhara, bakal reaksi oksidasi galak karo oksigen, supaya iku rawan kanggo bledosan, pangobongan lan fénoména liyane.Kajaba iku, reaksi redoks uga bakal kedadeyan ing njero baterei lithium sajrone ngisi daya lan mbuwang.Jeblugan lan pembakaran spontan utamane disebabake akumulasi, difusi lan ngeculake baterei lithium sawise dadi panas.Ing cendhak, baterei lithium bakal ngasilake akeh panas sajrone proses ngisi daya lan mbuwang, sing bakal nyebabake kenaikan suhu internal baterei lan suhu sing ora rata ing antarane baterei individu, saengga nyebabake kinerja baterei sing ora stabil.
Prilaku ora aman saka baterei lithium-ion termal runaway (kalebu overcharge lan overdischarge baterei, daya cepet lan discharge, short circuit, kahanan penyalahgunaan mechanical, kejut termal suhu dhuwur, etc.) kamungkinan kanggo micu reaksi sisih mbebayani ing baterei lan ngasilake panas, langsung ngrusak film pasif ing elektroda negatif lan lumahing elektroda positif.
Ana akeh alasan kanggo micu kacilakan termal saka baterei lithium ion.Miturut karakteristik pemicu, bisa dipérang dadi pemicu penyalahgunaan mekanik, pemicu penyalahgunaan listrik lan pemicu penyalahgunaan termal.Penyalahgunaan mekanik: nuduhake akupunktur, ekstrusi lan impact obyek abot sing disebabake tabrakan kendaraan;Penyalahgunaan listrik: umume disebabake manajemen voltase sing ora bener utawa kegagalan komponen listrik, kalebu short circuit, overcharge lan overdischarge;Penyalahgunaan panas: disebabake overheating sing disebabake dening manajemen suhu sing ora bener.

Telung cara pemicu kasebut saling gegandhengan.Penyalahgunaan mekanik umume bakal nyebabake deformasi utawa pecah diafragma baterei, sing nyebabake kontak langsung antarane kutub positif lan negatif baterei lan sirkuit cendhak, nyebabake penyalahgunaan listrik;Nanging, ing kawontenan penyalahgunaan listrik, generasi panas kayata panas Joule mundhak, nyebabake suhu baterei kanggo munggah, kang develops menyang planggaran panas, luwih micu reaksi sisih generasi panas chain jinis nang baterei, lan pungkasanipun mimpin kanggo kedadeyan. saka baterei panas runaway.
Baterei termal runaway disababaké déning kasunyatan sing tingkat panas generasi baterei luwih dhuwur tinimbang tingkat boros panas, lan panas akumulasi ing jumlah gedhe nanging ora buyar ing wektu.Intine, "runaway termal" minangka proses siklus umpan balik energi positif: suhu mundhak bakal nyebabake sistem dadi panas, lan suhu bakal munggah sawise sistem dadi panas, sing bakal nggawe sistem dadi luwih panas.
Proses runaway termal: nalika suhu internal baterei mundhak, film SEI ing lumahing film SEI decomposes ing suhu dhuwur, ion lithium ditempelake ing grafit bakal reaksi karo elektrolit lan binder, luwih meksa nindakake perkara suhu baterei munggah. nganti 150 ℃, lan reaksi eksotermik kasar anyar bakal kelakon ing suhu iki.Nalika suhu baterei tekan ndhuwur 200 ℃, materi katoda decomposes, ngeculake jumlah gedhe saka panas lan gas, lan baterei wiwit bulge lan terus heats munggah.Anoda sing dipasang lithium wiwit bereaksi karo elektrolit ing 250-350 ℃.Bahan katoda sing diisi daya wiwit ngalami reaksi dekomposisi kasar, lan elektrolit ngalami reaksi oksidasi kasar, ngeculake panas sing akeh, ngasilake suhu dhuwur lan gas sing akeh, nyebabake pembakaran lan bledosan baterei.
Masalah presipitasi dendrite lithium sajrone overcharge: Sawise baterei lithium cobalate diisi kanthi lengkap, akeh ion lithium tetep ing elektroda positif.Tegese, katoda ora bisa nahan luwih akeh ion lithium sing ditempelake ing katoda, nanging ing negara sing overcharged, keluwihan ion lithium ing katoda isih bakal nglangi menyang katoda.Amarga ora bisa diisi kanthi lengkap, litium logam bakal dibentuk ing katoda.Amarga litium logam iki minangka kristal dendritik, diarani dendrit.Yen dendrite dawa banget, gampang kanggo nusuk diafragma, nyebabake sirkuit cendhak internal.Minangka komponen utama elektrolit yaiku karbonat, titik nyala lan titik didih kurang, mula bakal diobong utawa malah njeblug ing suhu dhuwur.

Yen baterei lithium polimer, elektrolit kasebut koloid, sing rawan kanggo pembakaran sing luwih ganas.Kanggo ngatasi masalah iki, para ilmuwan nyoba ngganti bahan katoda sing luwih aman.Materi baterei lithium manganate duwe kaluwihan tartamtu.Iku bisa mesthekake yen lithium ion elektroda positif bisa rampung ditempelake menyang bolongan karbon elektroda negatif ing negara daya lengkap, tinimbang gadhah ampas tartamtu ing elektroda positif kaya lithium cobalate, kang kanggo sawetara ombone ngindari generasi saka dendrit.Struktur stabil lithium manganate ndadekake kinerja oksidasi luwih murah tinimbang lithium kobalt.Malah yen ana short circuit external (tinimbang short circuit internal), Sejatine bisa supaya pangobongan lan bledosan disebabake udan logam lithium.Lithium wesi fosfat nduweni stabilitas termal sing luwih dhuwur lan kapasitas oksidasi elektrolit sing luwih murah, saengga nduweni safety dhuwur.
Atenuasi tuwa saka baterei lithium ion dicethakaké dening atenuasi kapasitas lan nambah resistance internal, lan mekanisme atenuasi tuwa internal kalebu mundhut bahan aktif positif lan negatif lan mundhut saka ion lithium kasedhiya.Nalika materi katoda wis tuwa lan bosok, lan kapasitas katoda ora cukup, risiko evolusi lithium saka katoda luwih mungkin kedadeyan.Ing kondisi over discharge, potensial katoda kanggo lithium bakal munggah menyang ndhuwur 3V, kang luwih dhuwur tinimbang potensial pembubaran tembaga, nyebabake pembubaran kolektor tembaga.Ion tembaga sing dibubarake bakal ngendhaleni ing permukaan katoda lan mbentuk dendrit tembaga.Dendrit tembaga bakal ngliwati diafragma, nyebabake sirkuit cendhak internal, sing nyebabake kinerja safety baterei.
Kajaba iku, resistance overcharge saka baterei tuwa bakal suda kanggo ombone tartamtu, utamané amarga Tambah saka resistance internal lan nyuda saka bahan aktif positif lan negatif, asil ing Tambah saka panas joule sak proses overcharging baterei.Ing kurang overcharging, reaksi sisih bisa micu, nyebabake termal runaway baterei.Ing babagan stabilitas termal, evolusi lithium saka katoda bakal nyebabake penurunan stabilitas termal baterei.
Ing tembung, kinerja safety saka baterei lawas bakal nemen suda, kang bakal mbebayani kanggo safety baterei.Solusi sing paling umum yaiku nglengkapi sistem panyimpenan energi baterei kanthi sistem manajemen baterei (BMS).Contone, baterei 8000 18650 sing digunakake ing Tesla Model S bisa nyadari pemantauan wektu nyata saka macem-macem paramèter fisik baterei, ngevaluasi status panggunaan baterei, lan nindakake diagnosis online lan bebaya awal liwat sistem manajemen baterei.Ing wektu sing padha, uga bisa nindakake kontrol discharge lan pra-charge, manajemen imbangan baterei lan manajemen termal.