Keamanan baterai Li ion - faktor risiko dan kiat penggunaan
Daftar Isi
Baterai Li ion adalah sumber energi penting yang menyediakan daya untuk banyak alat dan perangkat elektronik yang kita gunakan dalam kehidupan sehari-hari, dan juga merupakan salah satu produk energi ramah lingkungan yang dianjurkan saat ini. Baterai Li ion memiliki keunggulan seperti kepadatan energi yang tinggi, masa pakai yang lama dan bebas perawatan, tetapi ada juga banyak hal yang perlu diperhatikan dalam penggunaan dan pengawetan baterai. Artikel ini akan memperkenalkan kepada Anda pengetahuan tentang keamanan baterai ion li.
Apa itu baterai ion li
Baterai li ion adalah baterai isi ulang yang bekerja terutama dengan memindahkan ion litium antara katoda dan anoda. Bahan baterai Li ion meliputi katoda, anoda, elektrolit, diafragma, dan cangkang. Baterai Li ion bahan katoda dari baterai ion Li menggunakan senyawa litium LiXCoO2, LiXNiO2, LiXMnO2 atau LiFePO4, dan anoda menggunakan senyawa interlayer litium-karbon LiXC6. Elektrolit baterai ion Li adalah garam lithium terlarut LiPF6, LiAsF6 dan zat terlarut organik lainnya.
Selama proses pengisian dan pengosongan, Li+ dimasukkan dan dikeluarkan di antara dua elektroda. Ketika baterai diisi, Li+ dikeluarkan dari katoda dan disematkan ke anoda melalui elektrolit, dan anoda berada dalam kondisi kaya lithium. Hal yang sebaliknya terjadi ketika baterai dikosongkan.
Klasifikasi baterai li ion
Baterai Li ion dibagi menjadi baterai silinder, baterai persegi, baterai kantong sesuai dengan penampilannya. Menurut bahannya, dapat dibagi menjadi baterai terner, baterai lithium besi fosfat, baterai lithium mangan oksida, baterai lithium titanat, dll. Menurut aplikasinya, ini dibagi menjadi baterai daya, baterai penyimpanan energi, baterai konsumen, dll.
Faktor-faktor risiko keamanan baterai li ion
Ada beberapa faktor yang mempengaruhi keamanan baterai ion seperti di bawah ini.
Pelarut elektrolit
Pelarut elektrolit (garam elektrolit LiPF6) terutama terdiri dari alkil karbonat, seperti dimetil karbonat (DMC), dietil karbonat (DEC), etil metil karbonat (EMC), dan lain-lain, yang merupakan cairan yang mudah terbakar dengan titik didih yang sangat rendah, sehingga mudah terbakar jika terjadi kebakaran. Pelarut elektrolit sangat mempengaruhi keamanan baterai ion.
Dalam banyak kasus, elektrolit baterai lithium akan menghasilkan gas. Sebagai contoh, elektrolit dapat terurai dan melepaskan gas ketika terus berinteraksi dengan elektroda selama siklus pengisian dan pengosongan. Jika terdapat kotoran seperti uap air dalam elektrolit, uap air atau asam juga akan terurai untuk menghasilkan gas selama pengisian daya.
LiPF6, di sisi lain, bersifat korosif dan tidak mudah terbakar, serta menghasilkan hidrogen fluorida yang berbahaya (korosif) ketika dipanaskan dan bereaksi dengan asam. Reaksi antara hidrogen fluorida dan logam akan menghasilkan gas yang mudah meledak dan percikan api untuk menyulut elektrolit, yang akan merusak bodi plastik dan bahan yang mudah terbakar yang bersentuhan dengannya, menyebabkan kebakaran.
Ketika suhu di dalam baterai meningkat tajam, karena ruang yang kecil di dalam baterai, baterai dapat meledak karena peningkatan tekanan. Ketika suhu di dalam baterai meningkat secara perlahan, cangkang baterai akan meleleh secara bertahap, mengakibatkan kebocoran elektrolit korosif.
Anoda Anoda bermuatan menyimpan sejumlah besar zat pereduksi kuat lithium karbida (senyawa interkalasi), potensi LiC6 mendekati -3,0V, dan zat pereduksi mirip dengan logam lithium, dan dapat terbakar ketika bertemu dengan air.
Dendrit
Pada beberapa baterai litium yang dirancang atau diproduksi dengan buruk, siklus jangka panjang akan membentuk dendrit, dan logam litium akan diendapkan untuk membentuk elemen bubuk (biasanya bubuk abu-abu kehitaman di tepi elektroda), yang dapat terbakar saat bertemu dengan udara, yang memengaruhi keamanan baterai litium.
Korsleting internal
Ketika pemisah baterai lithium antara katoda dan anoda baterai tertusuk secara tidak sengaja (seperti pertumbuhan dendrit, gaya eksternal) dan katoda dan anoda terhubung langsung, itu akan menyebabkan korsleting internal, dan sejumlah besar energi dilepaskan di dalam baterai, yang mudah terbakar atau meledak.
Kerusakan cangkang
Baterai Li ion biasanya dikemas dalam cangkang baja atau aluminium. Dalam beberapa kasus, jika peralatan pengisian daya atau sirkuit proteksi gagal menyebabkan pengisian daya yang berlebihan, diafragma internal baterai akan tertusuk dan menyebabkan korsleting internal. Jadi suhu internal baterai akan naik dengan cepat, dan tekanannya juga akan meningkat tajam. Pada situasi ini, katup pengaman baterai li ion mungkin gagal atau terlambat, bergerak dan ledakan yang merusak dapat terjadi.
Untuk baterai yang dikemas dalam film komposit aluminium-plastik, jika film kemasan tertusuk atau terpotong, kebocoran elektrolit dapat terjadi, yang secara serius merusak keamanan keselamatan baterai lithium.
Harga terlalu mahal Dalam kondisi tertentu pada baterai li ion, seperti kegagalan sirkuit eksternal atau ketika proteksi tidak digunakan, gas dapat dihasilkan karena berbagai alasan:
1) Katoda mengalami pengosongan berlebih untuk melepaskan O2, dan pada saat yang sama, bahan elektroda berubah menjadi bentuk yang tidak dapat diisi ulang, dan kapasitasnya akan turun secara signifikan.
2) Elektrolit terurai. Ini adalah penyebab utama pembentukan gas. Gas yang mungkin dihasilkan adalah karbon dioksida, karbon monoksida, metana, etana, etilena, dll.
3) Alasan lainnya. Contohnya, apabila suhu tinggi, elektrolit menguapkan uapnya sendiri, dan reaksi samping yang dihasilkan oleh zat aditif, dll.
Sifat-sifat elektrolit
Garam elektrolit yang paling umum digunakan dalam baterai ion Li adalah lithium hexafluorophosphate LiPF6, yang memiliki konduktivitas yang baik, kelarutan yang tinggi dalam pelarut organik dan ketahanan oksidasi yang baik, dan saat ini merupakan garam elektrolit yang paling penting untuk elektrolit ion lithium. Namun, ketika bereaksi dengan air, ia akan menghasilkan asam fluorida, yang sangat berbahaya bagi lingkungan dan kesehatan manusia.
Kecelakaan lainnya
Injeksi ventilasi cairan dapat menyebabkan keracunan, kebocoran dapat menyebabkan ledakan.
Pembentukan, penuaan dapat menyebabkan ledakan.
Menggunakan etanol dan aseton untuk menggosok wadah, yang dapat menyebabkan ledakan.
Dalam proses produksi dan penyimpanan, mungkin terdapat risiko keamanan baterai ion.
Pengoperasian yang tidak tepat dalam proses produksi baterai lithium menimbulkan risiko keamanan baterai ion.
Aturan keamanan baterai Li ion
Untuk keamanan baterai li ion, ada beberapa aturan yang harus diikuti.
Penyimpanan
Tempat penyimpanan baterai li ion harus sejuk dan kering serta tidak terpengaruh oleh cuaca. Suhu penyimpanan baterai normal adalah antara 0-25 ℃, dan suhu maksimum tidak boleh melebihi 45 ℃, dan persyaratan suhu penyimpanan jangka panjang lebih ketat. Kelembaban relatif harus dijaga antara 30% dan 70%.
Komponen baterai tidak dapat disimpan di dekat sumber panas seperti pemanas, pemanas air, dll.
Penggunaan campuran
Dalam kondisi penyimpanan yang ideal (seperti suhu dan kelembaban yang ditentukan oleh pabrik asli), baterai dapat disimpan selama satu tahun, tetapi setelah setengah tahun, baterai produksi awal ini tidak dapat dicampur dengan baterai yang baru diproduksi. Semua baterai yang dirakit menjadi kombinasi baterai yang sama harus memiliki nomor batch yang sama dari kelas produk yang sama, batch yang berbeda dari kelas baterai yang berbeda dilarang untuk dicampur.
Korsleting internal
Baterai Li ion diisi daya sekitar 30% saat dikirim dari pabrik aslinya, dan harus mematuhi persyaratan keamanan baterai Li ion berikut ini:
Jangan gunakan logam untuk membuat hubungan arus pendek pada kutub baterai;
Jangan memotong baterai dengan pisau;
Jangan menaruh lebih dari dua baterai atau logam lain di dalam kantong plastik yang sama untuk mencegah korsleting yang tidak disengaja;
Jangan memanaskan baterai, jangan menyentuh badan baterai dengan besi kromium, atau menggunakan senapan angin secara langsung untuk meniup baterai;
Jangan letakkan baterai di tempat yang dapat menghasilkan suhu tinggi;
Jangan memukul rakitan baterai secara paksa;
Berhati-hatilah saat mengambil dan meletakkan baterai agar tidak terjatuh;
Jangan membentur baterai atau merusak baterai karena alasan lain;
Jangan seka baterai dengan air atau cairan lain;
Jangan melanggar aturan pengoperasian, jangan meremas, menghancurkan atau menggunakan alat tajam yang dapat merusak insulasi baterai dan menyebabkan korsleting;
Jangan membongkar baterai tanpa izin;
Jangan pegang kutub katoda dan anoda baterai dengan tangan kosong;
Jangan mengambil lebih dari dua baterai sekaligus.
Pembuangan baterai
Setelah baterai mengalami korsleting, penyok, bocor, dll., baterai harus dibuang sesuai dengan proses pembuangan;
Jika baterai berbau atau berubah warna, baterai harus dilepas dan tidak boleh terkena sumber panas;
Segera bongkar komponen seperti PCM dan CELL, dan pastikan bahwa baterai telah dijauhkan dari sumber panas untuk menurunkan suhu baterai; baterai menghasilkan banyak panas karena korsleting, dan pemanasan akan berhenti setelah komponen yang menyebabkan korsleting dilepas;
Ketika cairan baterai bocor, baterai harus segera diisolasi; jika kulit menyentuh cairan baterai, segera cuci dengan sabun dan air; jika cairan baterai mengenai mata, segera cuci dengan air bersih, lalu temui dokter.
Jika satu baterai panas, segera letakkan di tempat yang berventilasi dan tahan api atau wadah kedap udara untuk mendinginkannya. Hal ini mungkin merupakan korsleting internal, yang akan menghasilkan asap. Setelah pelepasan energi internal selesai, suhu akan berhenti naik.
Memo
Semua baterai yang ditemukan mengalami korsleting, bocor, berkarat, dan penyok selama perakitan harus dibuang;
Proses pelepasan harus hati-hati, jangan sampai casing baterai menyebabkan korsleting pada baterai lain;
Jangan sekali-kali membongkar baterai, kecuali di lingkungan yang terkendali dengan baik, dan jangan hancurkan baterai dengan api.
Keamanan baterai Li ion - faktor risiko dan kiat penggunaan
Baterai Li ion adalah sumber energi penting yang menyediakan daya untuk banyak alat dan perangkat elektronik yang kita gunakan dalam kehidupan sehari-hari, dan juga merupakan salah satu produk energi ramah lingkungan yang dianjurkan saat ini. Baterai Li ion memiliki keunggulan seperti kepadatan energi yang tinggi, masa pakai yang lama dan bebas perawatan, tetapi ada juga banyak hal yang perlu diperhatikan dalam penggunaan dan pengawetan baterai. Artikel ini akan memperkenalkan kepada Anda pengetahuan tentang keamanan baterai ion li.
Apa itu baterai ion li
Baterai li ion adalah baterai isi ulang yang bekerja terutama dengan memindahkan ion litium antara katoda dan anoda. Bahan baterai Li ion meliputi katoda, anoda, elektrolit, diafragma, dan cangkang. Baterai Li ion bahan katoda dari baterai ion Li menggunakan senyawa litium LiXCoO2, LiXNiO2, LiXMnO2 atau LiFePO4, dan anoda menggunakan senyawa interlayer litium-karbon LiXC6. Elektrolit baterai ion Li adalah garam lithium terlarut LiPF6, LiAsF6 dan zat terlarut organik lainnya.
Selama proses pengisian dan pengosongan, Li+ dimasukkan dan dikeluarkan di antara dua elektroda. Ketika baterai diisi, Li+ dikeluarkan dari katoda dan disematkan ke anoda melalui elektrolit, dan anoda berada dalam kondisi kaya lithium. Hal yang sebaliknya terjadi ketika baterai dikosongkan.
Klasifikasi baterai li ion
Baterai Li ion dibagi menjadi baterai silinder, baterai persegi, baterai kantong sesuai dengan penampilannya. Menurut bahannya, dapat dibagi menjadi baterai terner, baterai lithium besi fosfat, baterai lithium mangan oksida, baterai lithium titanat, dll. Menurut aplikasinya, ini dibagi menjadi baterai daya, baterai penyimpanan energi, baterai konsumen, dll.
Faktor-faktor risiko keamanan baterai li ion
Ada beberapa faktor yang mempengaruhi keamanan baterai ion seperti di bawah ini.
Pelarut elektrolit
Pelarut elektrolit (garam elektrolit LiPF6) terutama terdiri dari alkil karbonat, seperti dimetil karbonat (DMC), dietil karbonat (DEC), etil metil karbonat (EMC), dan lain-lain, yang merupakan cairan yang mudah terbakar dengan titik didih yang sangat rendah, sehingga mudah terbakar jika terjadi kebakaran. Pelarut elektrolit sangat mempengaruhi keamanan baterai ion.
Dalam banyak kasus, elektrolit baterai lithium akan menghasilkan gas. Sebagai contoh, elektrolit dapat terurai dan melepaskan gas ketika terus berinteraksi dengan elektroda selama siklus pengisian dan pengosongan. Jika terdapat kotoran seperti uap air dalam elektrolit, uap air atau asam juga akan terurai untuk menghasilkan gas selama pengisian daya.
LiPF6, di sisi lain, bersifat korosif dan tidak mudah terbakar, serta menghasilkan hidrogen fluorida yang berbahaya (korosif) ketika dipanaskan dan bereaksi dengan asam. Reaksi antara hidrogen fluorida dan logam akan menghasilkan gas yang mudah meledak dan percikan api untuk menyulut elektrolit, yang akan merusak bodi plastik dan bahan yang mudah terbakar yang bersentuhan dengannya, menyebabkan kebakaran.
Ketika suhu di dalam baterai meningkat tajam, karena ruang yang kecil di dalam baterai, baterai dapat meledak karena peningkatan tekanan. Ketika suhu di dalam baterai meningkat secara perlahan, cangkang baterai akan meleleh secara bertahap, mengakibatkan kebocoran elektrolit korosif.
Anoda
Anoda bermuatan menyimpan sejumlah besar zat pereduksi kuat lithium karbida (senyawa interkalasi), potensi LiC6 mendekati -3,0V, dan zat pereduksi mirip dengan logam lithium, dan dapat terbakar ketika bertemu dengan air.
Dendrit
Pada beberapa baterai litium yang dirancang atau diproduksi dengan buruk, siklus jangka panjang akan membentuk dendrit, dan logam litium akan diendapkan untuk membentuk elemen bubuk (biasanya bubuk abu-abu kehitaman di tepi elektroda), yang dapat terbakar saat bertemu dengan udara, yang memengaruhi keamanan baterai litium.
Korsleting internal
Ketika pemisah baterai lithium antara katoda dan anoda baterai tertusuk secara tidak sengaja (seperti pertumbuhan dendrit, gaya eksternal) dan katoda dan anoda terhubung langsung, itu akan menyebabkan korsleting internal, dan sejumlah besar energi dilepaskan di dalam baterai, yang mudah terbakar atau meledak.
Kerusakan cangkang
Baterai Li ion biasanya dikemas dalam cangkang baja atau aluminium. Dalam beberapa kasus, jika peralatan pengisian daya atau sirkuit proteksi gagal menyebabkan pengisian daya yang berlebihan, diafragma internal baterai akan tertusuk dan menyebabkan korsleting internal. Jadi suhu internal baterai akan naik dengan cepat, dan tekanannya juga akan meningkat tajam. Pada situasi ini, katup pengaman baterai li ion mungkin gagal atau terlambat, bergerak dan ledakan yang merusak dapat terjadi.
Untuk baterai yang dikemas dalam film komposit aluminium-plastik, jika film kemasan tertusuk atau terpotong, kebocoran elektrolit dapat terjadi, yang secara serius merusak keamanan keselamatan baterai lithium.
Harga terlalu mahal
Dalam kondisi tertentu pada baterai li ion, seperti kegagalan sirkuit eksternal atau ketika proteksi tidak digunakan, gas dapat dihasilkan karena berbagai alasan:
1) Katoda mengalami pengosongan berlebih untuk melepaskan O2, dan pada saat yang sama, bahan elektroda berubah menjadi bentuk yang tidak dapat diisi ulang, dan kapasitasnya akan turun secara signifikan.
2) Elektrolit terurai. Ini adalah penyebab utama pembentukan gas. Gas yang mungkin dihasilkan adalah karbon dioksida, karbon monoksida, metana, etana, etilena, dll.
3) Alasan lainnya. Contohnya, apabila suhu tinggi, elektrolit menguapkan uapnya sendiri, dan reaksi samping yang dihasilkan oleh zat aditif, dll.
Sifat-sifat elektrolit
Garam elektrolit yang paling umum digunakan dalam baterai ion Li adalah lithium hexafluorophosphate LiPF6, yang memiliki konduktivitas yang baik, kelarutan yang tinggi dalam pelarut organik dan ketahanan oksidasi yang baik, dan saat ini merupakan garam elektrolit yang paling penting untuk elektrolit ion lithium. Namun, ketika bereaksi dengan air, ia akan menghasilkan asam fluorida, yang sangat berbahaya bagi lingkungan dan kesehatan manusia.
Kecelakaan lainnya
Injeksi ventilasi cairan dapat menyebabkan keracunan, kebocoran dapat menyebabkan ledakan.
Pembentukan, penuaan dapat menyebabkan ledakan.
Menggunakan etanol dan aseton untuk menggosok wadah, yang dapat menyebabkan ledakan.
Dalam proses produksi dan penyimpanan, mungkin terdapat risiko keamanan baterai ion.
Pengoperasian yang tidak tepat dalam proses produksi baterai lithium menimbulkan risiko keamanan baterai ion.
Aturan keamanan baterai Li ion
Untuk keamanan baterai li ion, ada beberapa aturan yang harus diikuti.
Penyimpanan
Tempat penyimpanan baterai li ion harus sejuk dan kering serta tidak terpengaruh oleh cuaca. Suhu penyimpanan baterai normal adalah antara 0-25 ℃, dan suhu maksimum tidak boleh melebihi 45 ℃, dan persyaratan suhu penyimpanan jangka panjang lebih ketat. Kelembaban relatif harus dijaga antara 30% dan 70%.
Komponen baterai tidak dapat disimpan di dekat sumber panas seperti pemanas, pemanas air, dll.
Penggunaan campuran
Dalam kondisi penyimpanan yang ideal (seperti suhu dan kelembaban yang ditentukan oleh pabrik asli), baterai dapat disimpan selama satu tahun, tetapi setelah setengah tahun, baterai produksi awal ini tidak dapat dicampur dengan baterai yang baru diproduksi. Semua baterai yang dirakit menjadi kombinasi baterai yang sama harus memiliki nomor batch yang sama dari kelas produk yang sama, batch yang berbeda dari kelas baterai yang berbeda dilarang untuk dicampur.
Korsleting internal
Baterai Li ion diisi daya sekitar 30% saat dikirim dari pabrik aslinya, dan harus mematuhi persyaratan keamanan baterai Li ion berikut ini:
Jangan gunakan logam untuk membuat hubungan arus pendek pada kutub baterai;
Jangan memotong baterai dengan pisau;
Jangan menaruh lebih dari dua baterai atau logam lain di dalam kantong plastik yang sama untuk mencegah korsleting yang tidak disengaja;
Jangan memanaskan baterai, jangan menyentuh badan baterai dengan besi kromium, atau menggunakan senapan angin secara langsung untuk meniup baterai;
Jangan letakkan baterai di tempat yang dapat menghasilkan suhu tinggi;
Jangan memukul rakitan baterai secara paksa;
Berhati-hatilah saat mengambil dan meletakkan baterai agar tidak terjatuh;
Jangan membentur baterai atau merusak baterai karena alasan lain;
Jangan seka baterai dengan air atau cairan lain;
Jangan melanggar aturan pengoperasian, jangan meremas, menghancurkan atau menggunakan alat tajam yang dapat merusak insulasi baterai dan menyebabkan korsleting;
Jangan membongkar baterai tanpa izin;
Jangan pegang kutub katoda dan anoda baterai dengan tangan kosong;
Jangan mengambil lebih dari dua baterai sekaligus.
Pembuangan baterai
Setelah baterai mengalami korsleting, penyok, bocor, dll., baterai harus dibuang sesuai dengan proses pembuangan;
Jika baterai berbau atau berubah warna, baterai harus dilepas dan tidak boleh terkena sumber panas;
Segera bongkar komponen seperti PCM dan CELL, dan pastikan bahwa baterai telah dijauhkan dari sumber panas untuk menurunkan suhu baterai; baterai menghasilkan banyak panas karena korsleting, dan pemanasan akan berhenti setelah komponen yang menyebabkan korsleting dilepas;
Ketika cairan baterai bocor, baterai harus segera diisolasi; jika kulit menyentuh cairan baterai, segera cuci dengan sabun dan air; jika cairan baterai mengenai mata, segera cuci dengan air bersih, lalu temui dokter.
Jika satu baterai panas, segera letakkan di tempat yang berventilasi dan tahan api atau wadah kedap udara untuk mendinginkannya. Hal ini mungkin merupakan korsleting internal, yang akan menghasilkan asap. Setelah pelepasan energi internal selesai, suhu akan berhenti naik.
Memo
Semua baterai yang ditemukan mengalami korsleting, bocor, berkarat, dan penyok selama perakitan harus dibuang;
Proses pelepasan harus hati-hati, jangan sampai casing baterai menyebabkan korsleting pada baterai lain;
Jangan sekali-kali membongkar baterai, kecuali di lingkungan yang terkendali dengan baik, dan jangan hancurkan baterai dengan api.