¿Por qué y cómo hacer estallar las baterías de iones de litio

Probablemente todo el mundo se acuerda de la historia sensacional con la auto-ignición y explosión de las baterías, incluso en la nota 7 teléfonos de Samsung. Por lo tanto, esto no es sólo un problema específicamente con este modelo de teléfono concreto y es más o menos cierto para todas las baterías de iones de litio.

Después de todo, en Internet aquí y allí se puede encontrar una película como giroskuter, elektrosamokat o por teléfono en el cargador con repentinamente hinchados y se incendió.

En este artículo quiero decir por qué esto está ocurriendo y qué hacer para minimizar los riesgos de combustión espontánea es tu gadget con este tipo de batería.

¿Cuál es el problema

Por lo tanto, con el fin de comprender la causa del incendio, digamos unas palabras sobre la estructura de este tipo de baterías.

baterías de iones de litio están hechos de un par de ánodo y cátodo, que están separados por un separador de polímero poroso. En la mayoría de casos, el material de cátodo activo es una transición óxidos metálicos con incrustada en la estructura cristalina de los iones de litio. Un uso como el grafito del ánodo.

El electrolito de la batería se hace generalmente de soluciones de sales de litio. Así que con la carga inicial en la fábrica en el proceso de integración en los electrodos de ánodo de litio (en sustancialmente se forma conductora de iones capa protectora en el ánodo) (SEI), formado a partir de descompuesto electrolito. barrera formada protege electrodos de reacciones nocivas con el electrolito.

En la mayoría de los casos, la causa de la auto-ignición de la batería es un cortocircuito banal en la propia célula. La razón para la formación del contacto eléctrico entre los electrodos puede ser:

1. elemento de daños mecánicos. Digamos que se le cae el teléfono o la batería en el suelo, y por lo tanto dañar la estructura interna de la batería.
2. el matrimonio de fábrica. Incluso en una edad de la producción robótico no es inmune a la banal a defectos de fabricación, tales como insuficiente exactamente electrodos se corte o parte de metal conseguido entre el cátodo y el ánodo, lo que resulta en daños a separador.
3. La germinación de metal de litio (dendritas). Este fenómeno se produce a alta demasiado rápida o de carga, cuando los iones de litio simplemente no tienen tiempo para integrarse en cristal ánodo y traerlo (el ánodo) comienza proceso de crecimiento de los cristales, lo que conduce a daños separador.

Así que una de las razones anteriores han causado un cortocircuito. Vamos a ver lo que sucede a continuación.

desarrollo de la combustión espontánea

ha producido un cortocircuito en el elemento, hecho de esta batería se inicia cuando el proceso de calentamiento y temperatura alcanza 70-90gradusov Celsius, la barrera de conducción iónica comienza a deteriorarse ánodo.

A partir de entonces, litio, integrado en el ánodo, la reacción comienza con el electrolito, como resultado de este proceso, la liberación de gases volátiles, etano, metano, etileno, etc ...

Por lo tanto, hay una mezcla explosiva, pero hay un ingrediente principal para el fuego - oxígeno.

Todo de este producto químico se inicia cóctel a hervir en un recinto cerrado sellado, así como una reacción exotérmica, que conduce inevitablemente a aumento de la temperatura y la presión.

Al llegar a 180-200 grados Celsius material de cátodo incluye en la reacción y se produce el desprendimiento de oxígeno resultante. Aquí, en este mismo momento, y hay un "puff" y un aumento brusco de la temperatura. Paralelamente a esto, la descomposición del electrolito continúa (300 grados Celsius), que también genera calor.

Y el paso final de este proceso con los residuos de electrolito reacciona grafito, que además Se eleva la temperatura a alrededor de 600 grados centígrados, lo que resulta en la fusión de aluminio susceptor.

Cómo proteger las baterías

Por supuesto, los fabricantes son conscientes del problema y han proporcionado varios grados de protección contra la posible autoignición y principio de trabajo, entonces la batería de mayor capacidad, mayor será el grado de protección en ella.

Uno de los grados de protección es un separador, que temperatura se eleva en un punto se vuelve impermeable y evita así las dendritas crecen en la sección de la batería. Pero si el proceso se está desarrollando rápidamente, el separador se funde banal.

Además pilas son fabricadas con válvulas y fusibles integrados. Por lo tanto, cuando se aumenta la presión y los electrodos de temperatura se toman simplemente desconectado de la red, e ir a través de los gases de válvula formado. Por supuesto, en este caso en contacto con quemaduras de gas oxígeno.

Adicionalmente baterías de iones de litio están equipadas con controladores, sensores, y así equilibradores de carga. D.

Como probablemente ya se dio cuenta el elemento más peligroso en la construcción de una batería de iones de litio es el electrolito, que simplemente se descompone en estos gases también quema y explotando. Hasta la fecha, todo el equipo de científicos están buscando activamente una alternativa viable, pero hasta ahora que no está presente.

Al igual que el artículo, a continuación, con que te gusta. Gracias por su atención!