Sécurité des batteries Li ion - facteurs de risque et conseils d'utilisation
Table des matières
Les piles au lithium-ion sont une source d'énergie essentielle qui alimente un grand nombre d'outils et d'appareils électroniques que nous utilisons dans la vie quotidienne. Les piles au lithium-ion présentent des avantages tels qu'une densité énergétique élevée, une longue durée de vie et l'absence d'entretien, mais il y a également de nombreux points auxquels il faut prêter attention lors de l'utilisation et de la préservation des piles. Cet article vous présentera les connaissances en matière de sécurité des batteries li ion.
Qu'est-ce qu'une batterie li ion ?
Une batterie li ion est une batterie rechargeable qui fonctionne principalement en déplaçant des ions lithium entre la cathode et l'anode. Les matériaux des batteries li-ion comprennent la cathode, l'anode, l'électrolyte, le diaphragme et l'enveloppe. Les matériaux de cathode de la batterie au lithium utilise les composés de lithium LiXCoO2, LiXNiO2, LiXMnO2 ou LiFePO4, et l'anode utilise le composé intercalaire lithium-carbone LiXC6. L'électrolyte de la batterie au lithium est constitué de sels de lithium dissous LiPF6, LiAsF6 et d'autres solutés organiques.
Au cours du processus de charge et de décharge, le Li+ est inséré et désinséré entre les deux électrodes. Lorsque la batterie est chargée, le Li+ est retiré de la cathode et incorporé dans l'anode à travers l'électrolyte, et l'anode est dans un état riche en lithium. L'anode se trouve alors dans un état riche en lithium. Le contraire est vrai lorsqu'elle est déchargée.
Classification des batteries li-ion
Les piles au lithium sont divisées en piles cylindriques, piles carrées et piles à poche selon leur apparence. En fonction du matériau, elles peuvent être divisées en batteries ternaires, batteries au phosphate de fer lithié, batteries à l'oxyde de manganèse lithié, batteries au titanate de lithium, etc. En fonction de l'application, on distingue les piles de puissance, les piles de stockage d'énergie, les piles grand public, etc.
Facteurs de risque pour la sécurité des batteries li-ion
Quelques facteurs influent sur la sécurité des batteries li-ion, comme indiqué ci-dessous.
Solvant d'électrolyte
Le solvant de l'électrolyte (sel électrolytique LiPF6) est principalement composé de carbonates d'alkyle, tels que le carbonate de diméthyle (DMC), le carbonate de diéthyle (DEC), le carbonate d'éthyle et de méthyle (EMC), etc. Le solvant de l'électrolyte affecte grandement la sécurité de la batterie li ion.
Dans de nombreux cas, l'électrolyte d'une batterie au lithium génère du gaz. Par exemple, l'électrolyte peut se décomposer et libérer du gaz lorsqu'il interagit continuellement avec les électrodes pendant le cycle de charge et de décharge. Si l'électrolyte contient des impuretés telles que de l'humidité, l'humidité ou l'acide se décomposent également et produisent du gaz pendant la charge.
Le LiPF6, quant à lui, est corrosif et ininflammable, et produit du fluorure d'hydrogène nocif (corrosif) lorsqu'il est chauffé et réagit avec des acides. La réaction entre le fluorure d'hydrogène et le métal produit un gaz explosif et des étincelles qui enflamment l'électrolyte, ce qui endommage le corps en plastique et les matériaux inflammables en contact avec lui, provoquant un incendie.
Lorsque la température à l'intérieur de la batterie augmente brusquement, en raison de l'espace réduit à l'intérieur de la batterie, celle-ci peut exploser en raison de l'augmentation de la pression. Lorsque la température à l'intérieur de la batterie augmente lentement, l'enveloppe de la batterie fond progressivement, ce qui entraîne une fuite d'électrolyte corrosif.
Anode L'anode chargée contient une grande quantité de carbure de lithium (composé d'intercalation), substance fortement réductrice. Le potentiel du LiC6 est proche de -3,0 V, et l'agent réducteur est similaire au lithium métallique, et il peut brûler lorsqu'il rencontre de l'eau.
Dendrite
Dans certaines piles au lithium mal conçues ou mal fabriquées, le cyclage à long terme forme des dendrites et le lithium métal se dépose pour former un élément poudreux (généralement une poudre gris-noir au bord de l'électrode), qui peut brûler au contact de l'air, ce qui affecte la sécurité des piles au lithium.
Court-circuit interne
Lorsque le séparateur de piles au lithium entre la cathode et l'anode de la pile est accidentellement percée (croissance de dendrites, force extérieure) et que la cathode et l'anode sont directement connectées, cela provoque un court-circuit interne et une grande quantité d'énergie est libérée à l'intérieur de la pile, ce qui est susceptible de la brûler ou de l'exploser.
Dommages à la carapace
Les batteries Li ion sont généralement emballées dans une coque en acier ou en aluminium. Dans certains cas, si l'équipement de charge ou le circuit de protection ne parvient pas à provoquer une surcharge, le diaphragme interne de la batterie est percé et provoque un court-circuit interne. La température interne de la batterie augmente alors rapidement et la pression augmente aussi fortement. Dans cette situation, la soupape de sécurité de la batterie li ion peut tomber en panne ou arriver trop tard, se déplacer et provoquer une explosion destructrice.
Pour les piles emballées dans un film composite aluminium-plastique, si le film d'emballage est perforé ou coupé, une fuite d'électrolyte peut se produire, ce qui nuit gravement à la sécurité de la pile au lithium.
Surcharge Dans certaines conditions, les batteries li ion, telles que la défaillance d'un circuit externe ou lorsque la protection n'est pas utilisée, peuvent générer du gaz pour diverses raisons :
1) La cathode est surdéchargée pour libérer de l'O2, et en même temps le matériau de l'électrode se transforme en une forme qui ne peut pas être rechargée, et la capacité diminuera de manière significative.
2) L'électrolyte est décomposé. C'est la cause principale de la production de gaz. Les gaz qui peuvent être produits sont le dioxyde de carbone, le monoxyde de carbone, le méthane, l'éthane, l'éthylène, etc.
3) Autres raisons. Par exemple, lorsque la température est élevée, l'électrolyte vaporise sa propre vapeur, et les réactions secondaires produites par les additifs, etc.
Les propriétés de l'électrolyte
Le sel d'électrolyte le plus couramment utilisé dans les batteries au lithium est l'hexafluorophosphate de lithium LiPF6, qui présente une bonne conductivité, une grande solubilité dans les solvants organiques et une bonne résistance à l'oxydation, et qui est actuellement le sel d'électrolyte le plus important pour l'électrolyte au lithium-ion. Toutefois, lorsqu'il réagit avec l'eau, il produit de l'acide fluorhydrique, qui est très nocif pour l'environnement et la santé humaine.
Autres accidents
● L'injection de liquide de ventilation peut provoquer un empoisonnement, une fuite peut provoquer une explosion.
● La formation, le vieillissement peuvent provoquer une explosion.
● Utilisation d'éthanol et d'acétone pour récurer le conteneur, ce qui provoque une explosion.
● Dans le processus de production et de stockage, il peut y avoir des risques de sécurité pour les batteries li ion.
● L'imprécision des opérations dans le processus de production des piles au lithium laisse subsister des risques pour la sécurité des piles au li ion.
Règles de sécurité pour les batteries Li ion
Pour la sécurité des batteries li-ion, il y a quelques règles à respecter.
Stockage
● La zone de stockage des batteries li ion doit être fraîche et sèche et ne pas être affectée par les conditions météorologiques. La température normale de stockage des batteries est comprise entre 0-25℃, et la température maximale ne doit pas dépasser 45℃, et les exigences de température de stockage à long terme sont plus strictes. L'humidité relative doit être maintenue entre 30% et 70%.
● Les composants de la batterie ne peuvent pas être stockés à proximité de sources de chaleur telles que des chauffages, des chauffe-eau, etc.
Utilisation mixte
Dans des conditions de stockage idéales (telles que la température et l'humidité spécifiées par l'usine d'origine), la batterie peut être stockée pendant un an, mais après six mois, ces batteries de première production ne peuvent pas être mélangées avec les batteries nouvellement produites. Toutes les piles assemblées dans la même combinaison de piles doivent avoir le même numéro de lot et la même qualité de produits ; il est interdit de mélanger des lots différents de piles de qualités différentes.
Court-circuit interne
Les batteries Li ion sont chargées à environ 30% lorsqu'elles sont expédiées de l'usine d'origine, et doivent être conformes aux exigences de sécurité suivantes concernant les batteries Li ion :
● Ne pas utiliser de métal pour court-circuiter les pôles de la batterie ;
● Ne pas couper la batterie avec une lame ;
● Ne mettez pas plus de deux piles ou autres métaux dans le même sac en plastique afin d'éviter les courts-circuits accidentels ;
● Ne pas chauffer la batterie, ne pas toucher le corps de la batterie avec un fer chromé, ou utiliser directement le pistolet à air chaud pour souffler la batterie ;
● Ne placez pas la batterie dans un endroit susceptible de générer des températures élevées ;
● Ne frappez pas avec force l'ensemble de la batterie ;
● Faites attention lorsque vous prenez et placez la batterie pour éviter qu'elle ne tombe ;
● Ne heurtez pas la batterie et ne l'endommagez pas pour d'autres raisons ;
● N'essuyez pas la batterie avec de l'eau ou un autre liquide ;
● Ne pas enfreindre les règles de fonctionnement, ne pas presser, écraser ou utiliser des outils tranchants pour endommager l'isolation de la batterie et entraîner un court-circuit ;
● Ne pas démonter la batterie sans autorisation ;
● Ne saisissez pas les pôles de cathode et d'anode de la batterie à mains nues ;
● Ne saisissez pas plus de deux piles à la fois.
Élimination des piles
● Une fois que la batterie présente un court-circuit, une bosse, une fuite, etc., elle doit être éliminée conformément au processus de mise au rebut ;
● Si la batterie elle-même sent mauvais ou se décolore, elle doit être retirée et ne doit pas être exposée à des sources de chaleur ;
● Démontez immédiatement les composants tels que le PCM et le CELL, et confirmez que la batterie a été tenue à l'écart des sources de chaleur afin d'abaisser la température de la batterie ; la batterie génère beaucoup de chaleur en raison d'un court-circuit, et l'échauffement s'arrêtera une fois que le composant à l'origine du court-circuit aura été retiré ;
● En cas de fuite du liquide de la batterie, il faut immédiatement isoler la batterie ; si la peau entre en contact avec le liquide de la batterie, lavez-la immédiatement avec de l'eau et du savon ; si le liquide de la batterie entre en contact avec les yeux, lavez-les immédiatement avec de l'eau propre, puis consultez un médecin.
● Si une seule pile est chaude, placez-la immédiatement dans un endroit ventilé et à l'abri du feu ou dans un récipient hermétique pour la faire refroidir. Il peut s'agir d'un court-circuit interne, qui produira de la fumée. Lorsque le dégagement d'énergie interne est terminé, la température cesse d'augmenter.
Ferraille
● Toutes les piles dont on constate qu'elles sont court-circuitées, qu'elles fuient, qu'elles sont rouillées et bosselées lors de l'assemblage doivent être mises au rebut ;
● Le processus de mise au rebut doit être prudent, il ne faut pas que le boîtier de la batterie provoque un court-circuit d'une autre batterie ;
● Ne démontez jamais la batterie, sauf dans un environnement bien contrôlé, et ne la détruisez pas au feu.
Sécurité des batteries Li ion - facteurs de risque et conseils d'utilisation
Les piles au lithium-ion sont une source d'énergie essentielle qui alimente un grand nombre d'outils et d'appareils électroniques que nous utilisons dans la vie quotidienne. Les piles au lithium-ion présentent des avantages tels qu'une densité énergétique élevée, une longue durée de vie et l'absence d'entretien, mais il y a également de nombreux points auxquels il faut prêter attention lors de l'utilisation et de la préservation des piles. Cet article vous présentera les connaissances en matière de sécurité des batteries li ion.
Qu'est-ce qu'une batterie li ion ?
Une batterie li ion est une batterie rechargeable qui fonctionne principalement en déplaçant des ions lithium entre la cathode et l'anode. Les matériaux des batteries li-ion comprennent la cathode, l'anode, l'électrolyte, le diaphragme et l'enveloppe. Les matériaux de cathode de la batterie au lithium utilise les composés de lithium LiXCoO2, LiXNiO2, LiXMnO2 ou LiFePO4, et l'anode utilise le composé intercalaire lithium-carbone LiXC6. L'électrolyte de la batterie au lithium est constitué de sels de lithium dissous LiPF6, LiAsF6 et d'autres solutés organiques.
Au cours du processus de charge et de décharge, le Li+ est inséré et désinséré entre les deux électrodes. Lorsque la batterie est chargée, le Li+ est retiré de la cathode et incorporé dans l'anode à travers l'électrolyte, et l'anode est dans un état riche en lithium. L'anode se trouve alors dans un état riche en lithium. Le contraire est vrai lorsqu'elle est déchargée.
Classification des batteries li-ion
Les piles au lithium sont divisées en piles cylindriques, piles carrées et piles à poche selon leur apparence. En fonction du matériau, elles peuvent être divisées en batteries ternaires, batteries au phosphate de fer lithié, batteries à l'oxyde de manganèse lithié, batteries au titanate de lithium, etc. En fonction de l'application, on distingue les piles de puissance, les piles de stockage d'énergie, les piles grand public, etc.
Facteurs de risque pour la sécurité des batteries li-ion
Quelques facteurs influent sur la sécurité des batteries li-ion, comme indiqué ci-dessous.
Solvant d'électrolyte
Le solvant de l'électrolyte (sel électrolytique LiPF6) est principalement composé de carbonates d'alkyle, tels que le carbonate de diméthyle (DMC), le carbonate de diéthyle (DEC), le carbonate d'éthyle et de méthyle (EMC), etc. Le solvant de l'électrolyte affecte grandement la sécurité de la batterie li ion.
Dans de nombreux cas, l'électrolyte d'une batterie au lithium génère du gaz. Par exemple, l'électrolyte peut se décomposer et libérer du gaz lorsqu'il interagit continuellement avec les électrodes pendant le cycle de charge et de décharge. Si l'électrolyte contient des impuretés telles que de l'humidité, l'humidité ou l'acide se décomposent également et produisent du gaz pendant la charge.
Le LiPF6, quant à lui, est corrosif et ininflammable, et produit du fluorure d'hydrogène nocif (corrosif) lorsqu'il est chauffé et réagit avec des acides. La réaction entre le fluorure d'hydrogène et le métal produit un gaz explosif et des étincelles qui enflamment l'électrolyte, ce qui endommage le corps en plastique et les matériaux inflammables en contact avec lui, provoquant un incendie.
Lorsque la température à l'intérieur de la batterie augmente brusquement, en raison de l'espace réduit à l'intérieur de la batterie, celle-ci peut exploser en raison de l'augmentation de la pression. Lorsque la température à l'intérieur de la batterie augmente lentement, l'enveloppe de la batterie fond progressivement, ce qui entraîne une fuite d'électrolyte corrosif.
Anode
L'anode chargée contient une grande quantité de carbure de lithium (composé d'intercalation), substance fortement réductrice. Le potentiel du LiC6 est proche de -3,0 V, et l'agent réducteur est similaire au lithium métallique, et il peut brûler lorsqu'il rencontre de l'eau.
Dendrite
Dans certaines piles au lithium mal conçues ou mal fabriquées, le cyclage à long terme forme des dendrites et le lithium métal se dépose pour former un élément poudreux (généralement une poudre gris-noir au bord de l'électrode), qui peut brûler au contact de l'air, ce qui affecte la sécurité des piles au lithium.
Court-circuit interne
Lorsque le séparateur de piles au lithium entre la cathode et l'anode de la pile est accidentellement percée (croissance de dendrites, force extérieure) et que la cathode et l'anode sont directement connectées, cela provoque un court-circuit interne et une grande quantité d'énergie est libérée à l'intérieur de la pile, ce qui est susceptible de la brûler ou de l'exploser.
Dommages à la carapace
Les batteries Li ion sont généralement emballées dans une coque en acier ou en aluminium. Dans certains cas, si l'équipement de charge ou le circuit de protection ne parvient pas à provoquer une surcharge, le diaphragme interne de la batterie est percé et provoque un court-circuit interne. La température interne de la batterie augmente alors rapidement et la pression augmente aussi fortement. Dans cette situation, la soupape de sécurité de la batterie li ion peut tomber en panne ou arriver trop tard, se déplacer et provoquer une explosion destructrice.
Pour les piles emballées dans un film composite aluminium-plastique, si le film d'emballage est perforé ou coupé, une fuite d'électrolyte peut se produire, ce qui nuit gravement à la sécurité de la pile au lithium.
Surcharge
Dans certaines conditions, les batteries li ion, telles que la défaillance d'un circuit externe ou lorsque la protection n'est pas utilisée, peuvent générer du gaz pour diverses raisons :
1) La cathode est surdéchargée pour libérer de l'O2, et en même temps le matériau de l'électrode se transforme en une forme qui ne peut pas être rechargée, et la capacité diminuera de manière significative.
2) L'électrolyte est décomposé. C'est la cause principale de la production de gaz. Les gaz qui peuvent être produits sont le dioxyde de carbone, le monoxyde de carbone, le méthane, l'éthane, l'éthylène, etc.
3) Autres raisons. Par exemple, lorsque la température est élevée, l'électrolyte vaporise sa propre vapeur, et les réactions secondaires produites par les additifs, etc.
Les propriétés de l'électrolyte
Le sel d'électrolyte le plus couramment utilisé dans les batteries au lithium est l'hexafluorophosphate de lithium LiPF6, qui présente une bonne conductivité, une grande solubilité dans les solvants organiques et une bonne résistance à l'oxydation, et qui est actuellement le sel d'électrolyte le plus important pour l'électrolyte au lithium-ion. Toutefois, lorsqu'il réagit avec l'eau, il produit de l'acide fluorhydrique, qui est très nocif pour l'environnement et la santé humaine.
Autres accidents
● L'injection de liquide de ventilation peut provoquer un empoisonnement, une fuite peut provoquer une explosion.
● La formation, le vieillissement peuvent provoquer une explosion.
● Utilisation d'éthanol et d'acétone pour récurer le conteneur, ce qui provoque une explosion.
● Dans le processus de production et de stockage, il peut y avoir des risques de sécurité pour les batteries li ion.
● L'imprécision des opérations dans le processus de production des piles au lithium laisse subsister des risques pour la sécurité des piles au li ion.
Règles de sécurité pour les batteries Li ion
Pour la sécurité des batteries li-ion, il y a quelques règles à respecter.
Stockage
● La zone de stockage des batteries li ion doit être fraîche et sèche et ne pas être affectée par les conditions météorologiques. La température normale de stockage des batteries est comprise entre 0-25℃, et la température maximale ne doit pas dépasser 45℃, et les exigences de température de stockage à long terme sont plus strictes. L'humidité relative doit être maintenue entre 30% et 70%.
● Les composants de la batterie ne peuvent pas être stockés à proximité de sources de chaleur telles que des chauffages, des chauffe-eau, etc.
Utilisation mixte
Dans des conditions de stockage idéales (telles que la température et l'humidité spécifiées par l'usine d'origine), la batterie peut être stockée pendant un an, mais après six mois, ces batteries de première production ne peuvent pas être mélangées avec les batteries nouvellement produites. Toutes les piles assemblées dans la même combinaison de piles doivent avoir le même numéro de lot et la même qualité de produits ; il est interdit de mélanger des lots différents de piles de qualités différentes.
Court-circuit interne
Les batteries Li ion sont chargées à environ 30% lorsqu'elles sont expédiées de l'usine d'origine, et doivent être conformes aux exigences de sécurité suivantes concernant les batteries Li ion :
● Ne pas utiliser de métal pour court-circuiter les pôles de la batterie ;
● Ne pas couper la batterie avec une lame ;
● Ne mettez pas plus de deux piles ou autres métaux dans le même sac en plastique afin d'éviter les courts-circuits accidentels ;
● Ne pas chauffer la batterie, ne pas toucher le corps de la batterie avec un fer chromé, ou utiliser directement le pistolet à air chaud pour souffler la batterie ;
● Ne placez pas la batterie dans un endroit susceptible de générer des températures élevées ;
● Ne frappez pas avec force l'ensemble de la batterie ;
● Faites attention lorsque vous prenez et placez la batterie pour éviter qu'elle ne tombe ;
● Ne heurtez pas la batterie et ne l'endommagez pas pour d'autres raisons ;
● N'essuyez pas la batterie avec de l'eau ou un autre liquide ;
● Ne pas enfreindre les règles de fonctionnement, ne pas presser, écraser ou utiliser des outils tranchants pour endommager l'isolation de la batterie et entraîner un court-circuit ;
● Ne pas démonter la batterie sans autorisation ;
● Ne saisissez pas les pôles de cathode et d'anode de la batterie à mains nues ;
● Ne saisissez pas plus de deux piles à la fois.
Élimination des piles
● Une fois que la batterie présente un court-circuit, une bosse, une fuite, etc., elle doit être éliminée conformément au processus de mise au rebut ;
● Si la batterie elle-même sent mauvais ou se décolore, elle doit être retirée et ne doit pas être exposée à des sources de chaleur ;
● Démontez immédiatement les composants tels que le PCM et le CELL, et confirmez que la batterie a été tenue à l'écart des sources de chaleur afin d'abaisser la température de la batterie ; la batterie génère beaucoup de chaleur en raison d'un court-circuit, et l'échauffement s'arrêtera une fois que le composant à l'origine du court-circuit aura été retiré ;
● En cas de fuite du liquide de la batterie, il faut immédiatement isoler la batterie ; si la peau entre en contact avec le liquide de la batterie, lavez-la immédiatement avec de l'eau et du savon ; si le liquide de la batterie entre en contact avec les yeux, lavez-les immédiatement avec de l'eau propre, puis consultez un médecin.
● Si une seule pile est chaude, placez-la immédiatement dans un endroit ventilé et à l'abri du feu ou dans un récipient hermétique pour la faire refroidir. Il peut s'agir d'un court-circuit interne, qui produira de la fumée. Lorsque le dégagement d'énergie interne est terminé, la température cesse d'augmenter.
Ferraille
● Toutes les piles dont on constate qu'elles sont court-circuitées, qu'elles fuient, qu'elles sont rouillées et bosselées lors de l'assemblage doivent être mises au rebut ;
● Le processus de mise au rebut doit être prudent, il ne faut pas que le boîtier de la batterie provoque un court-circuit d'une autre batterie ;
● Ne démontez jamais la batterie, sauf dans un environnement bien contrôlé, et ne la détruisez pas au feu.