Li iyon batarya güvenliği - risk faktörleri ve kullanım ipuçları

Li iyon piller, günlük hayatta kullandığımız birçok alet ve elektronik cihaz için güç sağlayan önemli bir enerji kaynağıdır ve aynı zamanda günümüzde savunulan çevre dostu enerji ürünlerinden biridir. Li iyon piller yüksek enerji yoğunluğu, uzun kullanım ömrü ve bakım gerektirmemesi gibi avantajlara sahiptir, ancak pillerin kullanımı ve korunmasında dikkat edilmesi gereken birçok nokta da vardır. Bu makale size Li iyon piller hakkında bilgi verecektir. li iyon pil güvenliği.

Li iyon pil nedir

Bir li iyon pil, öncelikle lityum iyonlarını katot ve anot arasında hareket ettirerek çalışan şarj edilebilir bir pildir. Li iyon pil malzemeleri arasında katot, anot, elektrolit, diyafram ve kabuk bulunur. Bu malzemeler katot malzemeleri Li iyon pilin lityum bileşikleri LiXCoO2, LiXNiO2, LiXMnO2 veya LiFePO4 kullanır ve anot lityum-karbon ara katman bileşiği LiXC6 kullanır. Li iyon pil elektroliti, çözünmüş lityum tuzları LiPF6, LiAsF6 ve diğer organik çözünen maddelerdir.

Şarj ve deşarj işlemi sırasında Li+ iki elektrot arasına yerleştirilir ve çıkarılır. Batarya şarj olurken, Li+ katottan çıkarılır ve elektrolit aracılığıyla anoda gömülür ve anot lityum açısından zengin bir durumdadır. Deşarj olduğunda ise tam tersi geçerlidir.

Li iyon pillerin sınıflandırılması

Li iyon piller görünümlerine göre silindirik piller, kare piller, poşet piller olarak ayrılır. Malzemeye göre üçlü piller, lityum demir fosfat piller, lityum manganez oksit piller, lityum titanat piller vb. olarak ayrılabilir. Uygulamaya göre güç bataryası, enerji depolama bataryası, tüketici bataryası vb. olarak ayrılır.

Li iyon batarya güvenliği risk faktörleri

Aşağıdaki gibi li iyon pil güvenliğini etkileyen birkaç faktör vardır.

Elektrolit çözücü

Elektrolit (elektrolit tuzu LiPF6) çözücüsü esas olarak dimetil karbonat (DMC), dietil karbonat (DEC), etil metil karbonat (EMC) gibi alkil karbonatlardan oluşur ve bunlar çok düşük kaynama noktalarına sahip yanıcı sıvılardır, bu da yangın durumunda yanmayı kolaylaştırır. Elektrolit çözücü, li iyon pil güvenliğini büyük ölçüde etkiler.

Birçok durumda, bir lityum pilin elektroliti gaz üretecektir. Örneğin, elektrolit şarj ve deşarj döngüsü sırasında elektrotlarla sürekli etkileşime girdiğinde ayrışabilir ve gaz açığa çıkarabilir. Elektrolitte nem gibi safsızlıklar varsa, nem veya asit de şarj sırasında gaz üretmek üzere ayrışacaktır.

LiPF6 ise aşındırıcı ve yanıcı değildir ve ısıtıldığında ve asitlerle reaksiyona girdiğinde zararlı hidrojen florür (aşındırıcı) üretir. Hidrojen florür ve metal arasındaki reaksiyon, elektroliti tutuşturmak için patlayıcı gaz ve kıvılcımlar üretecek, bu da plastik gövdeye ve onunla temas eden yanıcı malzemelere zarar vererek yangına neden olacaktır.

Akünün içindeki sıcaklık aniden yükseldiğinde, akünün içindeki küçük boşluk nedeniyle, basınçtaki artış nedeniyle patlayabilir. Akü içindeki sıcaklık yavaşça yükseldiğinde, akü kabuğu yavaş yavaş eriyecek ve aşındırıcı elektrolit sızıntısına neden olacaktır.

Anot
Yüklü anot büyük miktarda güçlü indirgeyici madde lityum karbür (interkalasyon bileşiği) depolar, LiC6'nın potansiyeli -3.0V'a yakındır ve indirgeyici madde metal lityuma benzer ve suyla karşılaştığında yanabilir.

Dendrit

Bazı kötü tasarlanmış veya üretilmiş lityum pillerde, uzun süreli döngü dendritler oluşturacak ve lityum metal, hava ile karşılaştığında yanabilen ve lityum pil güvenliğini etkileyen tozumsu bir element (genellikle elektrotun kenarında gri-siyah toz) oluşturmak üzere birikecektir.

Dahili kısa devre

Ne zaman lityum pil ayırıcı Pilin katot ve anotu arasında yanlışlıkla delik açılırsa (dendrit büyümesi, dış kuvvet gibi) ve katot ve anot doğrudan bağlanırsa, dahili bir kısa devreye neden olur ve pilin içinde yanması veya patlaması kolay olan büyük miktarda enerji açığa çıkar.

Kabuk hasarı

Li iyon piller genellikle çelik veya alüminyum bir kabuk içinde paketlenir. Bazı durumlarda, şarj ekipmanı veya koruma devresi aşırı şarja neden olmazsa, pilin dahili diyaframı delinir ve dahili bir kısa devreye neden olur. Böylece pilin iç sıcaklığı hızla yükselecek ve basınç da keskin bir şekilde artacaktır. Bu durumda, li iyon akü emniyet valfi arızalanabilir veya çok geç kalabilir, hareket edebilir ve yıkıcı bir patlama meydana gelebilir.

Alüminyum-plastik kompozit film içinde paketlenmiş piller için, ambalaj filmi delinir veya kesilirse, elektrolit sızıntısı meydana gelebilir ve lityum pil güvenliğine ciddi şekilde zarar verebilir.

Aşırı Şarj
Li iyon akülerde harici devre arızası gibi belirli koşullar altında veya koruma kullanılmadığında, çeşitli nedenlerle gaz oluşabilir:

1) Katot, O2'yi serbest bırakmak için aşırı deşarj edilir ve aynı zamanda elektrot malzemesi yeniden şarj edilemeyecek bir forma dönüşür ve kapasite önemli ölçüde düşer.

2) Elektrolit ayrışır. Bu, gaz oluşumunun ana nedenidir. Üretilebilecek gazlar karbondioksit, karbonmonoksit, metan, etan, etilen vb.dir.

3) Diğer nedenler. Örneğin, sıcaklık yüksek olduğunda, elektrolit kendi buharını buharlaştırır ve katkı maddeleri vb. tarafından üretilen yan reaksiyonlar.

Elektrolitin özellikleri

Li iyon pillerde en yaygın kullanılan elektrolit tuzu, iyi iletkenliğe, organik çözücülerde yüksek çözünürlüğe ve iyi oksidasyon direncine sahip olan lityum hekzaflorofosfat LiPF6'dır ve şu anda lityum-iyon elektrolit için en önemli elektrolit tuzudur. Bununla birlikte, su ile reaksiyona girdiğinde, çevre ve insan sağlığı için çok zararlı olan hidroflorik asit üretecektir.

Diğer kazalar

Sıvı havalandırma enjeksiyonu zehirlenmeye neden olabilir, sızıntı patlamaya neden olabilir.

Oluşum, yaşlanma patlamaya neden olabilir.

Konteyneri fırçalamak için etanol ve aseton kullanmak, patlamaya neden olmak.

Üretim ve depolama sürecinde, li iyon pil güvenlik riskleri olabilir.

Lityum pillerin üretim sürecindeki hassas olmayan çalışma, li iyon pil güvenliği riskleri doğurmaktadır.

Li iyon batarya güvenlik kuralları

Li iyon akü güvenliği için uyulması gereken bazı kurallar vardır.

Depolama

Li iyon pillerin depolama alanı serin ve kuru olmalı ve hava koşullarından etkilenmemelidir. Normal pil depolama sıcaklığı 0-25°C arasındadır ve maksimum sıcaklık 45°C'yi geçmemelidir ve uzun süreli depolama sıcaklığı gereksinimleri daha katıdır. Bağıl nem 30% ile 70% arasında tutulmalıdır.

Akü bileşenleri ısıtıcılar, su ısıtıcıları vb. gibi ısı kaynaklarının yakınında saklanmamalıdır.

Karma kullanım

İdeal saklama koşulları altında (orijinal fabrika tarafından belirtilen sıcaklık ve nem gibi), pil bir yıl boyunca saklanabilir, ancak altı aydan sonra, bu ilk üretim piller yeni üretilen pillerle karıştırılamaz. Aynı akü kombinasyonuna monte edilen tüm aküler, aynı sınıf ürünlerin aynı parti numarası olmalıdır, farklı sınıf akülerin farklı partilerinin karıştırılması yasaktır.

Dahili kısa devre

Li iyon piller orijinal fabrikadan sevk edildiğinde yaklaşık 30%'ye şarj edilir ve aşağıdaki li iyon pil güvenlik gerekliliklerine uymalıdır:

Akü kutuplarına kısa devre yaptırmak için metal kullanmayın;

Aküyü bıçakla kesmeyin;

Kazara kısa devre olmasını önlemek için aynı plastik torbaya ikiden fazla pil veya diğer metalleri koymayın;

Pili ısıtmayın, pil gövdesine krom demir ile dokunmayın veya pili üflemek için doğrudan sıcak hava tabancası kullanmayın;

Pili yüksek sıcaklık oluşturabilecek bir yere koymayın;

Akü grubuna kuvvetli bir şekilde vurmayın;

Düşmesini önlemek için pili alırken ve yerleştirirken dikkatli olun;

Aküye vurmayın veya başka nedenlerle aküye zarar vermeyin;

Pili su veya başka bir sıvı ile silmeyin;

Çalışma kurallarını ihlal etmeyin, akü yalıtımına zarar verecek ve kısa devreye yol açacak şekilde sıkmayın, ezmeyin veya keskin aletler kullanmayın;

İzin almadan pili parçalarına ayırmayın;

Akünün katot ve anot kutuplarını çıplak elle tutmayın;

Aynı anda ikiden fazla pil almayın.

Pil imhası

Aküde kısa devre, göçük, sızıntı vb. olduğunda, hurdaya ayırma işlemine göre imha edilmelidir;

Pilin kendisi kokar veya rengi bozulursa, pil çıkarılmalı ve ısı kaynaklarına maruz bırakılmamalıdır;

PCM ve HÜCRE gibi bileşenleri derhal sökün ve akünün sıcaklığını düşürmek için akünün ısı kaynaklarından uzak tutulduğunu doğrulayın; akü kısa devre nedeniyle çok fazla ısı üretir ve kısa devreye neden olan bileşen çıkarıldıktan sonra ısınma duracaktır;

Akü sıvısı sızdığında, akü derhal izole edilmelidir; cildiniz akü sıvısına temas ederse, derhal sabun ve suyla yıkayın; akü sıvısı gözlerinize kaçarsa, derhal temiz suyla yıkayın ve ardından bir doktora görünün.

Tek bir pil sıcaksa, soğuması için hemen havalandırılan ve yangına dayanıklı bir alana veya hava geçirmez bir kaba koyun. Bu, duman üretecek bir dahili kısa devre olabilir. Dahili enerji salınımı sona erdiğinde, sıcaklık yükselmesi duracaktır.

Hurda

Montaj sırasında kısa devre yaptığı, sızdırdığı, paslandığı ve ezik olduğu tespit edilen tüm aküler hurdaya çıkarılmalıdır;

Hurdaya çıkarma işleminde dikkatli olunmalı, akü kutusunun başka bir akünün kısa devresine neden olmasına izin verilmemelidir;

İyi kontrol edilen bir ortam dışında pili asla parçalarına ayırmayın ve pili ateşte imha etmeyin.