Лити батерейнууд нь сүүлийн 20 жилд хамгийн хурдацтай хөгжиж буй батерейны систем бөгөөд электрон бүтээгдэхүүнд өргөн хэрэглэгддэг. Саяхан гарсан гар утас, зөөврийн компьютерын дэлбэрэлт нь үндсэндээ батерейны дэлбэрэлт юм. Гар утас, зөөврийн компьютерын батерей ямар харагддаг, хэрхэн ажилладаг, яагаад дэлбэрдэг, түүнээс хэрхэн сэргийлэх талаар.
Лити эсийг 4.2В-оос дээш хүчдэлд хэт цэнэглэх үед гаж нөлөө үүсч эхэлдэг. Хэт их цэнэгийн даралт ихсэх тусам эрсдэл нэмэгддэг. 4.2 В-оос дээш хүчдэлтэй үед литийн атомын талаас бага хувь нь катодын материалд үлдэх үед хадгалах үүр нь ихэвчлэн нурж, батерейны багтаамжийг байнга бууруулдаг. Хэрэв цэнэг үргэлжилбэл катодын агуулах эс литийн атомаар дүүрсэн тул дараагийн литийн металлууд катодын материалын гадаргуу дээр овоолох болно. Эдгээр литийн атомууд нь литийн ионуудын чиглэлд катодын гадаргуугаас дендрит талстыг үүсгэдэг. Литийн талстууд нь диафрагмын цаасаар дамжин анод болон катодыг богиносгодог. Заримдаа зай нь богино холболт үүсэхээс өмнө дэлбэрдэг. Учир нь хэт цэнэглэх явцад электролит зэрэг материалууд нь хий ялгаруулж, батерейны хайрцаг эсвэл даралтат хавхлагыг хавдаж, хагарч, сөрөг электродын гадаргуу дээр хуримтлагдсан литийн атомуудтай хүчилтөрөгч нь урвалд орж, дэлбэрдэг.
Тиймээс лити батерейг цэнэглэхдээ батерейны ашиглалтын хугацаа, хүчин чадал, аюулгүй байдлыг харгалзан хүчдэлийн дээд хязгаарыг тохируулах шаардлагатай. Цэнэглэх хамгийн тохиромжтой хүчдэлийн дээд хязгаар нь 4.2V байна. Мөн литийн эсүүд цэнэггүй болох үед бага хүчдэлийн хязгаар байх ёстой. Элементийн хүчдэл 2.4V-ээс доош унах үед зарим материал задарч эхэлдэг. Мөн зай нь өөрөө цэнэггүй болох тул удаан тавих тусам хүчдэл бага байх болно, тиймээс 2.4V-ийг цэнэглэхгүй байх нь дээр. 3.0V-ээс 2.4V хүртэл лити батерейнууд хүчин чадлынхаа ердөө 3%-ийг л гаргадаг. Тиймээс 3.0V нь хамгийн тохиромжтой цэнэгийн таслах хүчдэл юм. Цэнэглэх, цэнэглэх үед хүчдэлийн хязгаараас гадна гүйдлийн хязгаар шаардлагатай. Гүйдэл хэт өндөр байвал литийн ионууд хадгалах үүрэнд орох цаг байхгүй тул материалын гадаргуу дээр хуримтлагдана.
Эдгээр ионууд электрон олж авснаар материалын гадаргуу дээр литийн атомыг талстжуулж, хэт цэнэглэхтэй адил аюултай. Хэрэв зайны хайрцаг эвдэрвэл энэ нь тэсрэх болно. Тиймээс литийн ион батерейны хамгаалалт нь наад зах нь цэнэглэх хүчдэлийн дээд хязгаар, цэнэгийн хүчдэлийн доод хязгаар, гүйдлийн дээд хязгаарыг багтаасан байх ёстой. Ерөнхийдөө лити батерейгаас гадна хамгаалалтын хавтан байх бөгөөд энэ нь үндсэндээ эдгээр гурван хамгаалалтыг хангах зорилготой юм. Гэсэн хэдий ч эдгээр гурван хамгаалалтын хамгаалалтын хавтан нь мэдээжийн хэрэг хангалттай биш, дэлхийн лити батерейны дэлбэрэлт эсвэл байнга тохиолддог. Зайны системийн аюулгүй байдлыг хангахын тулд батерейны дэлбэрэлтийн шалтгааныг илүү нарийвчлан шинжлэх шаардлагатай.
Дэлбэрэлтийн шалтгаан:
1. Их хэмжээний дотоод туйлшрал;
2.Туйл хэсэг нь усыг шингээж, электролитийн хийн хүрдтэй урвалд ордог;
3.Электролитийн чанар, гүйцэтгэл;
4. Шингэн шахах хэмжээ нь процессын шаардлагыг хангаж чадахгүй;
5. Лазер гагнуурын лацын гүйцэтгэл нь бэлтгэлийн явцад муу, агаарын алдагдлыг илрүүлсэн.
6. Тоос, шонгийн тоос нь эхлээд микробогино хэлхээ үүсгэхэд хялбар байдаг;
7.Процессын хүрээнээс илүү зузаан эерэг ба сөрөг хавтан, бүрхүүлд хэцүү;
8. Шингэн шахах битүүмжлэлийн асуудал, ган бөмбөлгийг битүүмжлэх чадвар муу, хийн хүрд хүргэдэг;
9. Бүрхүүлийн орж ирж буй материалын бүрхүүлийн хана хэт зузаан, бүрхүүлийн хэв гажилт нь зузаанд нөлөөлдөг;
10. Гаднах орчны өндөр температур нь мөн дэлбэрэлтийн гол шалтгаан болдог.
Дэлбэрэлтийн төрөл
Тэсрэлтийн төрлийн шинжилгээ Зайны цөмийн дэлбэрэлтийн төрлийг гадаад богино холболт, дотоод богино холболт, хэт цэнэглэлт гэж ангилж болно. Энд байгаа гадна тал нь дотоод зайны дулаалгын дулаалгын хийц муутайгаас үүссэн богино холболтыг багтаасан эсийн гадна талыг хэлнэ. Эсийн гадна богино холболт үүсч, электрон эд ангиуд нь гогцоог таслахгүй байх үед эс дотор өндөр дулаан үүсгэж, электролитийн хэсэг болох батарейн бүрхүүлийг ууршуулна. Батерейны дотоод температур 135 хэм хүртэл өндөр байвал сайн чанарын диафрагмын цаас нь нарийн нүхийг хааж, цахилгаан химийн урвал зогсох эсвэл бараг зогсох, гүйдэл буурч, температур аажмаар буурч, ингэснээр дэлбэрэлтээс зайлсхийх болно. . Гэхдээ хаалтын хурд муутай эсвэл огт хаагддаггүй диафрагмын цаас нь батарейг дулаацуулж, илүү их электролитийг ууршуулж, эцэст нь батерейг хагарах эсвэл бүр батерейны температурыг материал шатах хүртэл өсгөх болно. ба дэлбэрдэг. Дотоод богино холболт нь голчлон диафрагмыг цоолох зэс тугалган цаас, хөнгөн цагаан тугалган цаас эсвэл диафрагмыг цоолох литийн атомын дендрит талстаас үүсдэг.
Эдгээр жижиг, зүү шиг металлууд нь богино богино хэлхээ үүсгэдэг. Зүү нь маш нимгэн бөгөөд тодорхой эсэргүүцлийн утгатай байдаг тул гүйдэл нь тийм ч их байх албагүй. Зэсийн хөнгөн цагаан тугалган цаас нь үйлдвэрлэлийн явцад үүсдэг. Ажиглагдсан үзэгдэл нь батерей хэт хурдан гоожиж, тэдгээрийн ихэнхийг эсийн үйлдвэрүүд эсвэл угсрах үйлдвэрүүд шалгаж болно. Бүрхүүл нь жижиг тул заримдаа шатаж, батерейг хэвийн болгодог. Тиймээс burr микро богино залгааны улмаас дэлбэрэлт үүсэх магадлал өндөр биш юм. Ийм үзэл бодол нь ихэвчлэн эсийн үйлдвэр бүр дотроос цэнэглэж болно, бага муу зай дээр хүчдэл, гэхдээ ховор дэлбэрэлт, статистик дэмжлэг авах. Тиймээс дотоод богино холболтоос үүссэн дэлбэрэлт нь ихэвчлэн хэт цэнэглэлтээс үүдэлтэй байдаг. Хэт цэнэглэгдсэн арын электродын хуудсан дээр зүү шиг литийн металлын талстууд хаа сайгүй байдаг тул цоорох цэгүүд хаа сайгүй байдаг ба бичил богино холболт хаа сайгүй тохиолддог. Тиймээс эсийн температур аажмаар нэмэгдэж, эцэст нь өндөр температур нь электролитийн хий болно. Энэ нөхцөл байдал, температур нь материалын шаталтын дэлбэрэлт үүсгэхийн тулд хэт өндөр байна уу, эсвэл бүрхүүл нь анх эвдэрсэн, ингэснээр агаар болон лити металлын хүчтэй исэлдэлт нь дэлбэрэлтийн төгсгөл юм.
Гэхдээ хэт цэнэглэлтээс үүдэлтэй дотоод богино холболтоос үүссэн ийм дэлбэрэлт нь цэнэглэх үед заавал тохиолддоггүй. Батерей нь материалыг шатаах, батерейг хагарах хэмжээний хий гаргахаас өмнө хэрэглэгчид цэнэглэхээ зогсоож, утсаа салгах боломжтой. Олон тооны богино залгааны улмаас үүссэн дулаан нь зайг аажмаар халааж, хэсэг хугацааны дараа дэлбэрдэг. Хэрэглэгчдийн нийтлэг тодорхойлолт бол утсаа аваад маш халуун байгааг олж мэдээд утсаа шидээд дэлбэрсэн гэсэн үг юм. Дээрх дэлбэрэлтийн төрлүүд дээр үндэслэн бид хэт цэнэглэлтээс урьдчилан сэргийлэх, гадаад богино холболтоос урьдчилан сэргийлэх, эсийн аюулгүй байдлыг сайжруулахад анхаарлаа хандуулж чадна. Тэдгээрийн дотор хэт цэнэглэлт, гадаад богино холболтоос урьдчилан сэргийлэх нь электрон хамгаалалтанд хамаарах бөгөөд энэ нь батерейны систем, батерейны багцын дизайнтай ихээхэн холбоотой юм. Эсийн аюулгүй байдлыг сайжруулах гол зүйл бол химийн болон механик хамгаалалт бөгөөд эсийн үйлдвэрлэгчидтэй маш сайн харилцаатай байдаг.
Аюулгүй далд асуудал
Лити ион батерейны аюулгүй байдал нь зөвхөн эсийн материалын шинж чанараас гадна батерейг бэлтгэх технологи, ашиглалттай холбоотой юм. Гар утасны батарей нь нэг талаас хамгаалалтын хэлхээний эвдрэлээс болж байнга дэлбэрдэг боловч хамгийн чухал нь материаллаг тал нь асуудлыг үндсээр нь шийдэж чадаагүй юм.
Кобальтын хүчлийн литийн катодын идэвхтэй материал нь жижиг батерейнд маш боловсронгуй систем боловч бүрэн цэнэглэсний дараа анод дээр маш олон литийн ионууд байдаг бөгөөд хэт цэнэглэгдсэн тохиолдолд анод дахь литийн ион үлдэгдэл анод руу бөөгнөрөх төлөвтэй байна. , катод дээр үүссэн дендрит нь кобальт хүчлийн лити батерейг хэт их цэнэглэх үр дүнд, тэр ч байтугай хэвийн цэнэглэх, цэнэггүй болгох процесст ч гэсэн сөрөг электрод руу чөлөөтэй илүүдэл лити ионууд байж болно. Лити кобалатын материалын онолын хувийн энерги нь 270 м/г-аас их боловч бодит хүчин чадал нь түүний эргэлтийн гүйцэтгэлийг хангах онолын хүчин чадлын дөнгөж тал хувь юм. Ашиглалтын явцад зарим шалтгааны улмаас (удирдлагын системд гэмтэл гарсан гэх мэт) ба батерейны цэнэгийн хүчдэл хэт өндөр байгаа тул эерэг электрод дахь литийн үлдсэн хэсэг нь электролитээр дамжин сөрөг электродын гадаргуу руу нэвчиж арилдаг. дендрит үүсгэх лити металлын хуримтлалын хэлбэр. Дендрит Диафрагмыг цоолж, дотоод богино холболт үүсгэнэ.
Электролитийн гол бүрэлдэхүүн хэсэг нь карбонат бөгөөд бага флэш цэг, буцалгах цэг багатай байдаг. Энэ нь тодорхой нөхцөлд шатах эсвэл бүр тэсрэх болно. Хэрэв зай хэт халсан бол энэ нь электролит дахь карбонатын исэлдэлт, бууралтад хүргэж, улмаар их хэмжээний хий, илүү их дулааныг бий болгоно. Аюулгүйн хавхлага байхгүй эсвэл аюулгүйн хавхлагаар хий гарахгүй бол зайны дотоод даралт огцом нэмэгдэж, дэлбэрэлт үүсгэдэг.
Полимер электролитийн лити ион батерей нь аюулгүй байдлын асуудлыг үндсээр нь шийдэж чадахгүй, литийн кобальтын хүчил, органик электролитийг бас ашигладаг бөгөөд электролит нь коллоид хэлбэртэй, гоожиход хялбар биш, илүү хүчтэй шаталт үүсэх болно, шаталт нь полимер батерейны аюулгүй байдлын хамгийн том асуудал юм.
Мөн батерейг ашиглахад зарим асуудал гардаг. Гадаад эсвэл дотоод богино холболт нь хэдэн зуун ампер хэт их гүйдэл үүсгэдэг. Гадны богино холболт үүсэх үед зай нь их хэмжээний гүйдлийг шууд зайлуулж, их хэмжээний энерги зарцуулж, дотоод эсэргүүцэл дээр асар их дулаан үүсгэдэг. Дотоод богино холболт нь их хэмжээний гүйдэл үүсгэж, температур нэмэгдэж, диафрагм хайлж, богино залгааны хэсэг нь томорч, улмаар харгис мөчлөг үүсгэдэг.
Нэг эсийн 3 ~ 4.2V өндөр ажлын хүчдэлд хүрэхийн тулд литийн ион батерей нь 2V-ээс их органик электролитийн задралыг авах ёстой бөгөөд өндөр гүйдэл, өндөр температурт органик электролит ашиглах нь электролиз, электролитийн шинж чанартай байх болно. хий, үүний үр дүнд дотоод даралт ихсэх нь бүрхүүлийг ноцтой эвдэх болно.
Хэт их цэнэг нь литийн металлыг тунадасжуулах, бүрхүүл хагарах, агаартай шууд харьцах, улмаар шатах, электролитийн гал асаах, хүчтэй дөл, хийн хурдацтай тэлэлт, дэлбэрэлт зэрэгт хүргэдэг.
Түүнчлэн гар утасны лити ион батерейны хувьд зохисгүй ашиглалт, шахалт, нөлөөлөл, усны хэрэглээ зэрэг нь зайны тэлэлт, хэв гажилт, хагарал зэрэг нь батерейны богино холболт үүсэхэд хүргэдэг. дулааны тэсрэлтээр.
Лити батерейны аюулгүй байдал:
Зохисгүй ашиглалтын улмаас хэт цэнэггүй болох эсвэл хэт цэнэглэхээс зайлсхийхийн тулд гурвалсан хамгаалалтын механизмыг нэг лити ион батерейнд суурилуулсан. Нэг нь солих элементүүдийг ашиглах явдал юм батерейны температур өсөх үед түүний эсэргүүцэл нэмэгдэж, температур хэт өндөр байвал цахилгаан хангамжийг автоматаар зогсооно; Хоёр дахь нь тохирох хуваалтын материалыг сонгох, температур нь тодорхой утга хүртэл нэмэгдэхэд хуваалт дээрх микрон нүхнүүд автоматаар уусч, литийн ионууд дамжихгүй, зайны дотоод урвал зогсдог; Гурав дахь нь аюулгүйн хавхлагыг (өөрөөр хэлбэл батерейны дээд талд байрлах агааржуулалтын нүх) суурилуулах явдал юм. Зайны дотоод даралт тодорхой хэмжээнд хүрэхэд хамгаалалтын хавхлага автоматаар нээгдэж, батерейны аюулгүй байдлыг хангана.
Заримдаа батерей нь өөрөө аюулгүй байдлын хяналтын арга хэмжээ авдаг боловч зарим шалтгааны улмаас хяналтын эвдрэл, аюулгүйн хавхлага эсвэл хий дутагдалтай байгаа нь аюулгүйн хавхлагаар дамжих хугацаа байхгүй тул батерейны дотоод даралт огцом нэмэгдэж, улмаар зайны дотоод даралт ихсэх болно. дэлбэрэлт. Ерөнхийдөө лити-ион батерейнд хуримтлагдсан нийт энерги нь тэдний аюулгүй байдалтай урвуу хамааралтай байдаг. Батерейны хүчин чадал нэмэгдэхийн хэрээр батерейны эзэлхүүн нэмэгдэж, дулаан ялгаруулах чадвар нь муудаж, осол аваар гарах магадлал эрс нэмэгдэнэ. Гар утсанд ашигладаг лити-ион батерейны хувьд аюулгүй байдлын ослын магадлал нь саяд нэгээс бага байх ёстой гэсэн үндсэн шаардлага нь олон нийтэд хүлээн зөвшөөрөгдөх хамгийн бага стандарт юм. Том хүчин чадалтай лити-ион батерейны хувьд, ялангуяа автомашины хувьд албадан дулаан ялгаруулах аргыг нэвтрүүлэх нь маш чухал юм.
Молекулын бүтцийн хувьд илүү аюулгүй электродын материал болох литийн манганы ислийн материалыг сонгох нь эерэг электрод дахь литийн ионууд нь бүрэн цэнэгтэй байх үед сөрөг нүүрстөрөгчийн нүхэнд бүрэн шингэж, дендрит үүсэхээс үндсэндээ зайлсхийдэг. Үүний зэрэгцээ, литийн манганы хүчлийн тогтвортой бүтэц нь түүний исэлдэлтийн гүйцэтгэл нь литийн кобальт хүчлээс хамаагүй бага, литийн кобальтын хүчлийн задралын температур 100 ℃-аас их, тэр ч байтугай гадаад богино холболт (зүү), гадаад Богино холболт, хэт цэнэглэлт нь тунадасжсан литийн металлын улмаас шатах, дэлбэрэх аюулаас бүрэн зайлсхийх боломжтой.
Нэмж дурдахад литийн манганатын материалыг ашиглах нь зардлыг ихээхэн хэмжээгээр бууруулдаг.
Одоо байгаа аюулгүй байдлын хяналтын технологийн гүйцэтгэлийг сайжруулахын тулд бид эхлээд лити-ион батерейны цөмийн аюулгүй байдлын гүйцэтгэлийг сайжруулах ёстой бөгөөд энэ нь том хүчин чадалтай батерейнд онцгой ач холбогдолтой юм. Дулааны хаалтын сайн үзүүлэлттэй диафрагмыг сонго. Диафрагмын үүрэг нь батерейны эерэг ба сөрөг туйлуудыг тусгаарлаж, литийн ионуудыг нэвтрүүлэх боломжийг олгодог. Температур өсөхөд мембран хайлахаас өмнө хаагдаж, дотоод эсэргүүцлийг 2000 ом хүртэл нэмэгдүүлж, дотоод урвалыг зогсооно. Дотоод даралт буюу температур нь урьдчилан тогтоосон стандартад хүрэх үед дэлбэрэлтээс хамгаалах хавхлага нээгдэж, дотоод хийн хэт их хуримтлал, хэв гажилт, улмаар бүрхүүлийн тэсрэлтээс урьдчилан сэргийлэхийн тулд даралтыг бууруулж эхэлнэ. Хяналтын мэдрэмжийг сайжруулж, илүү мэдрэмтгий хяналтын параметрүүдийг сонгож, олон параметрийн хосолсон хяналтыг хэрэгжүүлээрэй (энэ нь том хүчин чадалтай батерейны хувьд онцгой ач холбогдолтой). Том хүчин чадалтай лити ион батерейны багц нь цуврал/зэрэгцээ олон эсийн найрлагатай, жишээлбэл, зөөврийн компьютерын хүчдэл 10 В-оос их, том хүчин чадалтай, ерөнхийдөө 3-4 цуврал батерейг ашиглах нь хүчдэлийн шаардлагыг хангаж, дараа нь 2-3 цуврал батерейг ашиглах боломжтой. батерейны багцыг зэрэгцээ, том хүчин чадлыг хангахын тулд.
Өндөр хүчин чадалтай батерей нь өөрөө харьцангуй төгс хамгаалалтын функцээр тоноглогдсон байх ёстой бөгөөд хоёр төрлийн хэлхээний самбарын модулийг анхаарч үзэх хэрэгтэй: ProtecTIonBoardPCB модуль болон SmartBatteryGaugeBoard модуль. Зайны хамгаалалтын бүх загварт: 1-р түвшний хамгаалалтын IC (батерейны хэт цэнэг, хэт цэнэг, богино холболтоос сэргийлэх), 2-р түвшний хамгаалалтын IC (хоёр дахь хэт хүчдэлээс урьдчилан сэргийлэх), гал хамгаалагч, LED үзүүлэлт, температурын зохицуулалт болон бусад бүрэлдэхүүн хэсгүүд орно. Олон түвшний хамгаалалтын механизмын дагуу, хэвийн бус цахилгаан цэнэглэгч болон зөөврийн компьютерын үед ч зөөврийн компьютерын батерейг зөвхөн автомат хамгаалалтын төлөвт шилжүүлж болно. Хэрэв нөхцөл байдал ноцтой биш бол дэлбэрэлтгүйгээр залгаад салгасны дараа ихэвчлэн хэвийн ажилладаг.
Зөөврийн компьютер болон гар утсанд ашигладаг лити-ион батерейнд ашигладаг үндсэн технологи нь аюултай тул илүү аюулгүй бүтцийг анхаарч үзэх хэрэгтэй.
Дүгнэж хэлэхэд, материаллаг технологийн дэвшил, хүмүүсийн литийн ион батерейг зохион бүтээх, үйлдвэрлэх, турших, ашиглахад тавигдах шаардлагуудын талаарх ойлголт гүнзгийрэхийн хэрээр лити ион батерейны ирээдүй илүү аюулгүй болно.
Шуудангийн цаг: 2022-03-07