Litiumakun räjähdyksen syyt
Kun litiumakkujen käyttöalue laajenee ja laajenee, litiumakkujen räjähdyksiä tapahtuu ajoittain. Akkujärjestelmän turvallisuuden varmistamiseksi akun räjähdyksen syyt on analysoitava tarkemmin. Litiumakkujen räjähtämisen syyt ovat todennäköisesti seuraavat:
1. Sisäisen litiumakun napaosat ovat erittäin polarisoituneita, mikä aiheuttaa litiumakun sisäisen oikosulun ja aiheuttaa räjähdyksen;
2. Litiumakun napaosa imee vettä ja reagoi elektrolyytin kanssa. Kaasurumpu aiheuttaa litiumakun sisäisen oikosulun ja aiheuttaa räjähdyksen;
3. Itse elektrolyytin laatu ja suorituskyky aiheuttavat litiumakun sisäisen oikosulun aiheuttavan räjähdyksen;
4. Ruiskutettavan nesteen määrä ei voi täyttää teknisiä vaatimuksia nestettä ruiskutettaessa;
5. Kokoonpanoprosessissa laserhitsauksella on huono tiivistyskyky ja ilmavuoto ilmavuotoa mitattaessa;
6. Pöly ja napakappalepöly aiheuttavat todennäköisesti ensin mikrooikosulkuja;
7. Positiiviset ja negatiiviset levyt ovat paksumpia kuin prosessialue, mikä vaikeuttaa kuoreen pääsyä;
8. Nesteen ruiskutustiivistyksen ongelma, teräspallon huono tiivistyskyky johtaa ilman pullistumiseen;
9. Kuoren seinämä on liian paksu tulevassa kuorimateriaalissa ja vaipan muodonmuutos vaikuttaa paksuuteen;
10. Ulkoisen oikosulun aiheuttama räjähdys;
11. Liiallinen ulkolämpötila on myös räjähdyksen pääasiallinen syy.
Litiumakun räjähdystyyppi
Räjähdystyyppianalyysi Akkukennojen räjähdystyypit voidaan tiivistää kolmeen tyyppiin: ulkoinen oikosulku, sisäinen oikosulku ja ylilataus. Ulkopuolella tarkoitetaan tässä akkukennon ulkopuolta, mukaan lukien oikosulut, jotka johtuvat akun huonosta sisäisestä eristyssuunnittelusta. Kun kennon ulkopuolella tapahtuu oikosulku ja elektroniset komponentit eivät katkaise piiriä, kennon sisällä muodostuu korkeaa lämpöä, mikä saa osan elektrolyytistä höyrystymään ja laajentamaan akun kuorta. Kun akun sisäinen lämpötila saavuttaa 135 celsiusastetta, hyvälaatuinen kalvopaperi sulkee huokoset, sähkökemiallinen reaktio päättyy tai melkein päättyy, virta laskee jyrkästi ja lämpötila laskee hitaasti, mikä välttää räjähdyksen. Huokosten sulkeutumisnopeus on kuitenkin liian heikko tai huokoset eivät ole suljettuja ollenkaan, akun lämpötila jatkaa nousuaan, enemmän elektrolyyttiä höyrystyy ja lopulta akun kuori rikkoutuu ja akun lämpötila jopa nostetaan. Materiaali palaa ja räjähtää. Sisäinen oikosulku johtuu pääasiassa kalvon lävistyksistä kuparikalvon ja alumiinifolion purseista tai litiumatomien dendriittikiteistä, jotka lävistävät kalvon.
Nämä pienet neulamaiset metallit voivat aiheuttaa mikrooikosulkuja. Koska neula on erittäin ohut ja sillä on tietty vastusarvo, virta ei välttämättä ole suuri. Kupari- ja alumiinifolion purseet johtuvat tuotantoprosessista. Havaittava ilmiö on, että akku vuotaa liian nopeasti, mistä useimmat voidaan suojata akkukennojen tehtaalla tai kokoonpanotehtaalla. Lisäksi pienten purseiden takia ne joskus palavat, jolloin akku palautuu normaaliksi. Siksi purseen mikrooikosulun aiheuttaman räjähdyksen todennäköisyys ei ole suuri. Tämä väite näkyy siitä, että usein eri akkukennotehtaissa on huonoja akkuja, joiden jännite on alhainen pian latauksen jälkeen, mutta räjähdyksiä on vähän, mitä tilastot tukevat. Siksi sisäisen oikosulun aiheuttama räjähdys johtuu pääasiassa ylilatauksesta.
Koska ylilatauksen jälkeen napakappaleessa on kaikkialla neulamaisia litiummetallikiteitä, lävistyskohdat ovat kaikkialla ja mikrooikosulkuja tapahtuu kaikkialla. Siksi akun lämpötila nousee vähitellen ja lopulta korkea lämpötila aiheuttaa elektrolyytin kaasuuntumisen. Tässä tapauksessa kyseessä on räjähdys, onko lämpötila liian korkea aiheuttamaan materiaalin palamisen ja räjähtämisen, vai murtuuko kuori ensin, jolloin ilma pääsee hapettumaan litiummetalliin. Ylilatauksen aiheuttaman sisäisen oikosulun aiheuttama räjähdys ei kuitenkaan välttämättä tapahdu lataushetkellä. On mahdollista, että kun akun lämpötila ei ole tarpeeksi korkea polttamaan materiaalia ja syntyvä kaasu ei riitä rikkomaan akun koteloa, kuluttaja lopettaa lataamisen ja ottaa matkapuhelimen pois. Tällä hetkellä lukuisten mikrooikosulkujen synnyttämä lämpö nostaa hitaasti akun lämpötilaa ja se räjähtää tietyn ajan kuluttua. Kuluttajista on yleinen kuvaus, että kun he ottavat puhelimen käteensä, he huomaavat puhelimen olevan erittäin kuuma ja räjähtää sen pois heitettyään.
Yllä olevien räjähdystyyppien perusteella voimme keskittyä kolmeen räjähdyssuojauksen osa-alueeseen: ylilatauksen estoon, ulkoisten oikosulkujen estämiseen ja kennoturvallisuuden parantamiseen. Niistä ylilatauksen esto ja ulkoisen oikosulun esto kuuluvat elektroniseen suojaukseen, jolla on suurempi suhde akkujärjestelmän suunnitteluun ja akun kokoonpanoon. Akkukennojen turvallisuuden parantamisen painopiste on kemiallisessa ja mekaanisessa suojauksessa, jolla on suurempi suhde akkukennojen valmistajien kanssa.
