تكنولوجيا المخاطر والسلامة لبطارية ليثيوم أيون (1)

1. خطر وجود بطارية ليثيوم أيون

تعد بطارية أيون الليثيوم مصدر طاقة كيميائية يحتمل أن تكون خطرة بسبب خصائصها الكيميائية وتكوين النظام.

 

(1) نشاط كيميائي عالي

الليثيوم هو العنصر الرئيسي من المجموعة الأولى في الفترة الثانية من الجدول الدوري ، وله خصائص كيميائية نشطة للغاية.

 

(2) كثافة طاقة عالية

تتمتع بطاريات الليثيوم أيون بطاقة نوعية عالية جدًا (≥ 140 واط في الساعة / كجم) ، وهي عدة أضعاف طاقة بطاريات النيكل والكادميوم والنيكل الهيدروجين والبطاريات الثانوية الأخرى.في حالة حدوث تفاعل حراري ، يتم إطلاق حرارة عالية ، مما يؤدي بسهولة إلى سلوك غير آمن.

 

(3) اعتماد نظام المنحل بالكهرباء العضوي

المذيب العضوي لنظام الإلكتروليت العضوي هو الهيدروكربون ، بجهد تحلل منخفض ، أكسدة سهلة ومذيب قابل للاشتعال ؛في حالة حدوث تسرب ، ستشتعل النيران بالبطارية ، بل وتحترق وتنفجر.

 

(4) احتمال كبير لحدوث آثار جانبية

في عملية الاستخدام العادية لبطارية الليثيوم أيون ، يحدث التفاعل الكيميائي الإيجابي للتحويل المتبادل بين الطاقة الكهربائية والطاقة الكيميائية في داخلها.ومع ذلك ، في ظل ظروف معينة ، مثل الشحن الزائد أو التفريغ الزائد أو التشغيل الزائد ، فمن السهل أن تتسبب في تفاعلات جانبية كيميائية داخل البطارية ؛عندما يتفاقم رد الفعل الجانبي ، فإنه سيؤثر بشكل خطير على أداء البطارية وعمرها الافتراضي ، وقد ينتج عنه كمية كبيرة من الغاز ، مما يؤدي إلى حدوث انفجار وحريق بعد زيادة الضغط داخل البطارية بسرعة ، مما يؤدي إلى مشاكل تتعلق بالسلامة.

 

(5 هيكل مادة القطب غير مستقر

سيؤدي تفاعل الشحن الزائد لبطارية أيون الليثيوم إلى تغيير هيكل مادة الكاثود وجعل المادة لها تأثير أكسدة قوي ، بحيث يكون للمذيب في الإلكتروليت أكسدة قوية ؛وهذا التأثير لا رجوع فيه.إذا تراكمت الحرارة الناتجة عن التفاعل ، فسيكون هناك خطر التسبب في هروب حراري.

 

2. تحليل مشاكل سلامة منتجات بطارية أيون الليثيوم

بعد 30 عامًا من التطور الصناعي ، حققت منتجات بطاريات الليثيوم أيون تقدمًا كبيرًا في تكنولوجيا السلامة ، وتحكمت بشكل فعال في حدوث التفاعلات الجانبية في البطارية ، وضمنت سلامة البطارية.ومع ذلك ، نظرًا لاستخدام بطاريات الليثيوم أيون على نطاق واسع وكثافة طاقتها أعلى وأعلى ، لا تزال هناك العديد من الحوادث مثل إصابات الانفجار أو سحب المنتجات بسبب مخاطر السلامة المحتملة في السنوات الأخيرة.نستنتج أن الأسباب الرئيسية لمشاكل سلامة منتجات بطاريات الليثيوم أيون هي كما يلي:

 

(1) المشكلة المادية الأساسية

تشتمل المواد المستخدمة في القلب الكهربائي على مواد نشطة إيجابية ، ومواد نشطة سلبية ، وأغشية ، وإلكتروليتات وأغلفة ، وما إلى ذلك. يحدد اختيار المواد ومطابقة نظام التركيب أداء أمان القلب الكهربائي.عند اختيار المواد الفعالة الإيجابية والسلبية ومواد الحجاب الحاجز ، لم تقم الشركة المصنعة بإجراء تقييم معين لخصائص ومطابقة المواد الخام ، مما أدى إلى خلل خلقي في سلامة الخلية.

 

(2) مشاكل عملية الإنتاج

لا يتم اختبار المواد الخام للخلية بدقة ، وبيئة الإنتاج رديئة ، مما يؤدي إلى وجود شوائب في الإنتاج ، وهو ليس ضارًا فقط بقدرة البطارية ، ولكن له أيضًا تأثير كبير على سلامة البطارية ؛بالإضافة إلى ذلك ، إذا تم خلط الكثير من الماء في الإلكتروليت ، فقد تحدث تفاعلات جانبية وتزيد من الضغط الداخلي للبطارية ، مما سيؤثر على السلامة ؛نظرًا للحد من مستوى عملية الإنتاج ، أثناء إنتاج النواة الكهربائية ، لا يمكن للمنتج تحقيق تناسق جيد ، مثل التسطيح الضعيف لمصفوفة القطب ، وسقوط مادة القطب النشط ، وخلط الشوائب الأخرى في المادة الفعالة ، اللحام غير الآمن لعروة الإلكترود ، درجة حرارة اللحام غير المستقرة ، النتوءات الموجودة على حافة قطعة القطب ، وغياب استخدام الشريط العازل في الأجزاء الرئيسية ، مما قد يؤثر سلبًا على سلامة النواة الكهربائية .

 

(3) عيب تصميم القلب الكهربائي يقلل من أداء السلامة

فيما يتعلق بالتصميم الإنشائي ، لم يتم الاهتمام بالعديد من النقاط الرئيسية التي لها تأثير على السلامة من قبل الشركة المصنعة.على سبيل المثال ، لا يوجد شريط عازل في الأجزاء الرئيسية ، ولا يوجد هامش أو هامش غير كافٍ في تصميم الحجاب الحاجز ، وتصميم نسبة السعة للأقطاب الموجبة والسالبة غير معقول ، وتصميم نسبة المنطقة من الموجب والسالب النشط المواد غير معقولة ، وتصميم طول العروة غير معقول ، مما قد يضع مخاطر خفية على سلامة البطارية.بالإضافة إلى ذلك ، في عملية إنتاج الخلية ، يحاول بعض مصنعي الخلايا حفظ وضغط المواد الخام من أجل توفير التكاليف وتحسين الأداء ، مثل تقليل مساحة الحجاب الحاجز ، وتقليل رقائق النحاس ، ورقائق الألومنيوم ، وعدم استخدام صمام تنفيس الضغط أو شريط عازل لتقليل سلامة البطارية.

 

(4) كثافة طاقة عالية جدًا

في الوقت الحاضر ، يسعى السوق للحصول على منتجات بطاريات ذات سعة أعلى.من أجل زيادة القدرة التنافسية للمنتجات ، يواصل المصنعون تحسين الطاقة المحددة لحجم بطاريات الليثيوم أيون ، مما يزيد بشكل كبير من مخاطر البطاريات.


الوقت ما بعد: نوفمبر 06-2022