ما هي التدابير لمنع انفجار بطارية 4s ليبو؟

تُعد سلامة بطارية 4s ليثيوم بوليمر مشكلة معقدة وشاملة. أكبر خطر خفي في سلامة بطارية 4s ليثيوم بوليمر هو القصر الداخلي العشوائي للبطارية، مما يؤدي إلى فشل ميداني وهروب حراري. لذلك، فإن تطوير واستخدام مواد ذات استقرار حراري عالي هو الطريقة الأساسية واتجاه الجهود لتحسين أداء السلامة لبطارية 4s ليثيوم بوليمر في المستقبل. بعد ذلك، سيقدم لك المورد المحترف لبطاريات 4s ليثيوم بوليمر CNHL عدة تدابير لمنع انفجار بطارية 4s ليثيوم بوليمر بالتفصيل.

1. تحسين الاستقرار الحراري لمادة بطارية 4s ليثيوم بوليمر

يمكن لمواد الكاثود تحسين الاستقرار الحراري لمواد الكاثود من خلال تحسين ظروف التخليق، وتحسين طرق التخليق، وتخليق مواد ذات استقرار حراري جيد؛ أو باستخدام تقنية المركبات (مثل تقنية التطعيم) وتقنية الطلاء السطحي (مثل تقنية الطلاء).
ترتبط الاستقرار الحراري لمادة القطب السالب بنوع مادة القطب السالب، وحجم جزيئات المادة، واستقرار طبقة SEI التي تتكون على القطب السالب. إذا تم تصنيع الجزيئات إلى قطب سالب بنسبة معينة، يمكن تحقيق هدف توسيع مساحة التلامس بين الجزيئات، وتقليل مقاومة القطب، وزيادة سعة القطب، وتقليل احتمال ترسيب الليثيوم المعدني النشط.

جودة تكوين طبقة SEI تؤثر مباشرة على أداء الشحن والتفريغ وأمان بطارية 4s lipo. الأكسدة الضعيفة لسطح المواد الكربونية، أو الاختزال، والتطعيم، وتعديل السطح للمواد الكربونية واستخدام المواد الكربونية الكروية أو الليفية تساعد في تحسين جودة طبقة SEI.
يرتبط استقرار الإلكتروليت بنوع ملح الليثيوم والمذيب. يمكن تحسين الاستقرار الحراري لبطارية 4s lipo باستخدام ملح ليثيوم ذو استقرار حراري جيد ومذيب ذو نافذة استقرار جهد واسعة. إضافة بعض المذيبات ذات نقطة غليان عالية، ونقطة وميض عالية، وغير قابلة للاشتعال إلى الإلكتروليت يمكن أن يحسن أمان بطارية 4s lipo.
نوع وكمية المادة الموصلة واللاصق تؤثر أيضاً على الاستقرار الحراري لبطارية 4s lipo. يتفاعل اللاصق والليثيوم عند درجة حرارة عالية لتوليد الكثير من الحرارة. اللاصقات المختلفة لها قيم حرارية مختلفة، وقيمة PVDF الحرارية تكاد تكون صفر. اللاصق الفلوري ضعف ذلك، واستبدال PVDF بلاصق خالٍ من الفلور يمكن أن يحسن الاستقرار الحراري لبطارية 4s lipo.

2. تحسين قدرة حماية الشحن الزائد لبطارية 4s lipo

لمنع شحن بطارية 4s lipo بشكل زائد، عادةً ما يُستخدم دائرة شحن مخصصة للتحكم في عملية الشحن والتفريغ لبطارية 4s lipo، أو يتم تركيب صمام أمان على بطارية 4s lipo واحدة لتوفير درجة أكبر من الحماية ضد الشحن الزائد؛ ثانياً، يمكن أيضاً استخدام مقاوم معامل درجة الحرارة الإيجابي (PTC)، حيث أن آليته تكمن في أنه عندما تسخن بطارية 4s lipo بسبب الشحن الزائد، يزداد المقاومة الداخلية للبطارية، مما يحد من تيار الشحن الزائد؛ يمكن أيضاً استخدام حجاب حاجز خاص، فعندما تكون درجة حرارة الحجاب الحاجز مرتفعة بشكل غير طبيعي في بطارية 4s lipo، تنكمش مسام الحجاب الحاجز وتسد، مما يمنع الهجرة ويمنع الشحن الزائد لبطارية 4s lipo.

3. منع حدوث دائرة قصر في بطارية 4s lipo

بالنسبة للحجاب الحاجز، تكون المسامية حوالي 40%، والتوزيع موحد. يمكن للحجاب الحاجز بحجم مسام 10 نانومتر منع حركة الجسيمات الصغيرة للأقطاب الموجبة والسالبة، مما يحسن من أمان بطارية 4s lipo؛
جهد العزل للفاصل مرتبط مباشرة بالاتصال بين الأقطاب الموجبة والسالبة. يعتمد جهد العزل للفاصل على مادة وتركيب الفاصل وظروف تجميع بطارية 4s lipo.
يمكن أن يمنع استخدام الفواصل المركبة (مثل PP/PE/PP) مع فرق كبير بين درجة حرارة الإغلاق الحراري ودرجة حرارة الانصهار حدوث الانفجار الحراري لبطارية 4s lipo.

يُغطى سطح الفاصل بطبقة خزفية لتحسين مقاومة الفاصل للحرارة. يستخدم PE منخفض نقطة الانصهار (125℃) لإغلاق المسام عند درجة حرارة أقل، وPP (155℃) يمكنه الحفاظ على شكل وقوة الميكانيكية للحجاب الحاجز، ومنع التلامس بين الأقطاب الموجبة والسالبة، وضمان أمان بطارية 4s ليبو.
من المعروف أن القطب السالب من الجرافيت يُستخدم ليحل محل القطب السالب من الليثيوم المعدني، بحيث يصبح ترسيب وذوبان الليثيوم على سطح القطب السالب أثناء عملية الشحن والتفريغ هو إدخال واستخراج الليثيوم في جزيئات الكربون، مما يمنع تكوين أشجار الليثيوم.

لكن هذا لا يعني أن أمان بطارية 4s ليبو قد تم حله. أثناء عملية شحن بطارية 4s ليبو، إذا كانت سعة القطب الموجب كبيرة جدًا، فسوف يترسب الليثيوم المعدني على سطح القطب السالب، وإذا كانت سعة القطب السالب كبيرة جدًا، فإن فقدان سعة بطارية 4s ليبو يكون خطيرًا.
سمك الطلاء وتجانسه يؤثران أيضًا على الإدخال والإخراج في المادة النشطة. على سبيل المثال، كثافة سطح القطب السالب تكون سميكة وغير متجانسة، لذا يكون حجم الاستقطاب مختلفًا في كل مكان أثناء عملية الشحن، وقد يترسب الليثيوم المعدني محليًا على سطح القطب السالب.
بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تتسبب ظروف الاستخدام غير المناسبة أيضًا في حدوث دائرة قصيرة في بطارية 4s ليبو. تحت ظروف درجات الحرارة المنخفضة، يكون معدل الترسيب أكبر من معدل الإدخال، مما يؤدي إلى ترسيب الليثيوم المعدني على سطح القطب ويسبب دائرة قصيرة. لذلك، فإن التحكم في نسبة المواد الموجبة والسالبة وتعزيز تجانس الطلاء هما المفتاحان لمنع تكوين أشجار الليثيوم.

بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يسبب تبلور المادة اللاصقة وتكوين أشجار النحاس حدوث دوائر قصيرة داخلية في بطارية 4s ليبو. في عملية الطلاء، يتم إزالة كل المذيب في الملاط عن طريق الطلاء والخبز والتسخين. إذا كانت درجة حرارة التسخين مرتفعة جدًا، قد تتبلور المادة اللاصقة أيضًا، مما يؤدي إلى تقشر المادة النشطة وحدوث دائرة قصيرة داخل بطارية 4s ليبو.
في ظل ظروف التفريغ الزائد، عندما يتم تفريغ بطارية 4s ليبو إلى 1-2 فولت، يبدأ ورق النحاس كجامع تيار للقطب السالب في الذوبان والترسيب على القطب الموجب. حدوث دائرة قصيرة داخلية في بطارية الليبو.
كل ما سبق هو المحتوى الذي قدمته لكم اليوم شركات تصنيع بطاريات CNHL ليثيوم 4s ليبو. آمل أن يساعدكم المحتوى أعلاه على فهم أفضل للإجراءات الوقائية لمنع انفجار بطارية 4s ليبو، حتى تتمكنوا من استخدام بطارية 4s ليبو بأمان.
يمكن العثور على مزيد من المعلومات حول بطاريات الليثيوم أدناه:
شرح مفصل لمادة الكاثود في بطارية 6s ليبو
نظام إدارة بطارية ليبو 3s وضرورته