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Reasons analysis of battery drum and explosion

juin 12, 2020

je. Caractéristiques de batteries lithium-ion

Le lithium est le métal le plus petit et le plus actif du tableau périodique des produits chimiques. Petite taille si haute densité de capacité, populaire auprès des consommateurs et des ingénieurs. toutefois, les propriétés chimiques sont trop actives et présentent un risque élevé. Lorsque le lithium métallique est exposé à l'air, il explosera avec une réaction d'oxydation intense avec l'oxygène. Pour augmenter la sécurité et la tension, les scientifiques ont inventé des matériaux tels que le graphite et le lithium cobalt pour stocker les atomes de lithium. la structure moléculaire de ces matériaux, former un réseau de stockage fin à l'échelle nanométrique qui peut être utilisé pour stocker des atomes de lithium. De cette façon, même si la coque de la batterie se brise et que l'oxygène pénètre, les molécules d'oxygène sont trop grosses pour entrer dans ces minuscules cellules de stockage, afin que les atomes de lithium n'entrent pas en contact avec l'oxygène et évitent l'explosion. Ce principe de batterie lithium-ion permet aux gens d'obtenir sa densité de capacité élevée, mais aussi atteindre l'objectif de sécurité.

Lorsque les batteries au lithium-ion sont chargées, les atomes de lithium de l'électrode positive perdront des électrons et s'oxyderont en ions lithium. Les ions lithium traversent l'électrolyte jusqu'à l'électrode négative, entrer dans la cellule de stockage de l'électrode négative, et obtenir un électron réduit en atomes de lithium. Lors de la décharge, tout le programme est inversé. Pour éviter que la batterie ne soit court-circuitée par contact direct entre les électrodes positive et négative, un papier diaphragme avec de nombreux trous fins est ajouté à la batterie pour éviter les courts-circuits. Un bon papier à membrane peut également fermer automatiquement le trou fin lorsque la température de la batterie est trop élevée, de sorte que les ions lithium ne peuvent pas traverser, afin de gaspiller le travail militaire, pour prévenir le danger.

Mesures de protection

Après que le noyau de la batterie au lithium est surchargé à une tension supérieure à 4.2 V, les effets secondaires commenceront à se produire. Plus la pression de surcharge est élevée, plus le risque est élevé. Après que la tension du noyau de lithium soit supérieure 4.2 V, moins de la moitié de la quantité d'atomes de lithium laissés dans le matériau de la cathode s'effondre souvent, provoquant une baisse permanente de la capacité de la batterie. si continuer à charger, puisque la cellule de stockage de l'électrode négative est déjà remplie d'atomes de lithium, le lithium métallique subséquent s'accumulera à la surface du matériau de l'électrode négative. Ces atomes de lithium font croître des cristaux dendritiques de la surface négative à l'ion lithium. ces cristaux de lithium métal passeront à travers le papier diaphragme, court-circuiter les électrodes positives et négatives. Parfois, la batterie explose avant qu'un court-circuit ne se produise, parce que pendant la surcharge, des matériaux tels que les électrolytes se fissurent pour produire du gaz, faisant gonfler et casser le boîtier de la batterie ou la soupape de pression, permettant à l'oxygène d'entrer et de réagir avec des atomes de lithium empilés sur la surface négative, puis exploser. Donc, lorsque la batterie au lithium est chargée, la limite de tension supérieure doit être réglée pour tenir compte de la durée de vie de la batterie, capacité, et la sécurité en même temps. Tension de charge idéale jusqu'à 4.2 V..

La décharge du noyau de lithium devrait également avoir une limite de tension inférieure. Comme la tension du noyau est inférieure à 2.4 V, une partie du matériel commencera à être détruite. Parce que la batterie se décharge automatiquement, plus la tension sera longue, il est donc préférable de ne pas décharger 2.4 V pour arrêter. la batterie au lithium déchargée de 3.0 V à 2.4 V pendant cette période, l'énergie libérée ne concerne que 3% de la capacité de la batterie. Par conséquent ,3.0 V est une tension de coupure de décharge idéale.

charge et décharge, en plus de la limite de tension, la limite actuelle est également nécessaire. Lorsque le courant est trop important, le lithium-ion n'entrera pas dans la cellule de stockage avant d'avoir pu s'accumuler sur la surface du matériau. Lorsque ces ions lithium obtiennent des électrons, ils produisent une cristallisation atomique du lithium à la surface du matériau, qui est aussi dangereux que la surcharge. En cas de casse du boîtier de la batterie, ça explose.

Donc, la protection de la batterie lithium-ion doit comprendre au moins trois éléments: limite supérieure de la tension de charge, limite inférieure de tension de décharge et limite supérieure de courant. En général, la batterie au lithium, en plus du noyau de batterie au lithium, il y aura un morceau de panneau de protection, ce panneau de protection est principalement destiné à fournir ces trois protections. toutefois, ces trois protections de la plaque de protection ne suffisent évidemment pas, l'explosion mondiale de la batterie au lithium ou la transmission de fréquence. Pour assurer la sécurité du système de batterie, la cause de l'explosion de la batterie doit être analysée plus attentivement.

II. Causes d'explosion de la batterie:

1: la polarisation interne est plus grande!

2: l'électrode absorbe l'eau et réagit avec l'électrolyte.

3: électrolyte lui-même de qualité, les problèmes de performance.

4: l'injection de liquide ne peut pas répondre aux exigences du processus.

5: processus d'assemblage soudage au laser étanchéité performances médiocres, fuite d'air, Detection des fuites.

6: poussière, la poussière polaire conduit d'abord facilement à un micro-court-circuit, les raisons spécifiques sont inconnues.

7: les plaques positives et négatives sont plus épaisses que la plage de traitement et difficiles à pénétrer dans la coque.

8: problème d'étanchéité de l'injection de liquide, les performances d'étanchéité des billes d'acier ne sont pas bonnes, ce qui entraîne un tambour à gaz.

9: le matériau de la coque est épais, la déformation de la coque affecte l'épaisseur.

III. ANALYSE DES TYPES EXPLOSIFS

L'explosion du noyau de la batterie peut être classée en trois types: court-circuit externe, court-circuit interne, et surcharge. La partie externe de la batterie est la partie externe du noyau, y compris le court-circuit provoqué par une mauvaise conception de l'isolation interne de la batterie.

Lorsque l'extérieur du court-circuit de base, les composants électroniques ne peuvent pas couper le circuit, le noyau produira une chaleur élevée, entraînant une partie de la vaporisation de l'électrolyte, soutiendra la coque de la batterie. Lorsque la température à l'intérieur de la batterie est aussi élevée que 135 degré Celsius, le papier diaphragme de bonne qualité, va fermer le trou fin, la réaction électrochimique se termine ou se termine presque, le courant baisse soudainement, la température baisse aussi lentement, évitant ainsi l'explosion. toutefois, le taux de fermeture des trous minces est trop faible, ou le trou fin ne fermera pas le papier du diaphragme, continuera d'augmenter la température de la batterie, plus de vaporisation d'électrolyte, et enfin l'éclat de la coque de la batterie, ou même augmenter la température de la batterie pour faire brûler et exploser le matériau.

Le court-circuit interne est principalement causé par la bavure de la feuille de cuivre et de la feuille d'aluminium à travers le diaphragme, ou la cristallisation dendritique des atomes de lithium à travers le diaphragme. Ces métaux fins en forme d'aiguilles peuvent provoquer des micro-courts-circuits. Parce que la broche est très mince et a une certaine valeur de résistance, le courant n'est pas forcément très important. Système de bavure de feuille de cuivre-aluminium dans le processus de production, le phénomène observé est que la fuite de la batterie est trop rapide, la plupart peuvent être contrôlés par l'usine principale ou l'usine d'assemblage. de plus, parce que la bavure est petite, sera parfois brûlé, pour que la batterie revienne à la normale. Donc, la probabilité d'explosion causée par un micro-court-circuit de bavure n'est pas élevée.

Une telle déclaration, de chaque usine principale souvent après la charge, la tension est faible mauvaise batterie, mais rarement des événements d'explosion, obtenir un support statistique. Donc, l'explosion causée par un court-circuit interne est principalement causée par une surcharge. Parce que, surcharger la feuille de cathode partout est un cristal de lithium métallique en forme d'aiguille, point de ponction partout, partout passe micro-court-circuit. Donc, la température de la batterie augmentera progressivement, et enfin la haute température électrolyte le gaz. Dans ce cas, si la température est trop élevée pour faire brûler et exploser le matériau, ou la coque est d'abord contreventée, de sorte que l'air et le lithium métallique dans l'oxydation intense, sont la fin de l'explosion.

Mais l'explosion provoquée par le court-circuit interne causé par une surcharge ne se produit pas nécessairement au moment de la charge. Il est possible que lorsque la température de la batterie n'est pas suffisamment élevée pour laisser le matériau brûler et que le gaz produit ne soit pas suffisant pour briser la coque de la batterie., le consommateur arrête de charger et sort le téléphone. En ce moment, une grande partie du micro-court-circuit généré par la chaleur, augmenter lentement la température de la batterie, après un certain temps avant l'explosion. La description courante des consommateurs consiste à décrocher le téléphone et a constaté que le téléphone est très chaud, jeté et explosé.

Combiné avec les types d'explosion ci-dessus, nous pouvons nous concentrer sur la prévention de la surcharge, la prévention des courts-circuits externes, et améliorer la sécurité du noyau. La protection contre les surcharges et les courts-circuits externes appartient à la protection électronique, qui est liée à la conception du système de batterie et à l'assemblage de la batterie. Le point clé de l'amélioration de la sécurité du noyau électrique est la protection chimique et mécanique, qui a une grande relation avec le fabricant du noyau de la batterie.

IV. Les spécifications de conception

Parce qu'il y a des centaines de millions de téléphones portables dans le monde, le taux d'échec de la protection de sécurité doit être inférieur à un sur 100 millions pour atteindre la sécurité. Par conséquent, le taux de défaillance de la carte de circuit imprimé est généralement beaucoup plus élevé que cent millions. Donc, lorsque le système de batterie est conçu, il doit y avoir plus de deux lignes de sécurité. La mauvaise conception courante consiste à utiliser le chargeur (adaptateur) aller directement au groupe de la piscine de charge. Cela surchargera la protection de la lourde responsabilité, complètement à la batterie sur le panneau de protection. Bien que le taux de défaillance du panneau de protection ne soit pas élevé, mais même si le taux d'échec n'est que d'un million, la probabilité du monde ou chaque jour aura un accident d'explosion.

Si le système de batterie peut fournir deux protections de sécurité en cas de surcharge, sur-décharge et surintensité respectivement, si le taux de défaillance de chaque protection est 1/10000, deux protections peuvent réduire le taux de défaillance à 1/100000. Schéma fonctionnel du système de charge de batterie commun comme suit, y compris chargeur et batterie en deux parties. Le chargeur contient également un adaptateur (Adaptateur) et contrôleur de charge en deux parties. L'adaptateur convertit AC en DC, tandis que le contrôleur de charge limite le courant et la tension maximum de DC. Une batterie se compose de deux parties, un panneau de protection et un noyau de batterie, et un PTC pour limiter le courant maximum.

Zone de texte du chargeur: surcharge du panneau de protection, over-discharge over-current protection text box: battery pack text box: cell phone battery system as an example, overcharge protection system using the charger output voltage set at about 4.2 V to achieve the first layer of protection, so that even if the protection board on the battery pack failure, the battery will not be overcharged and dangerous. A second protection is the overcharge protection function on the protection board, which is generally set to V.4.3 In this way, le panneau de protection n'a généralement pas à être responsable de la coupure du courant de charge, uniquement lorsque la tension du chargeur est anormalement élevée, seulement besoin d'agir. La protection contre les surintensités est assurée par la plaque de protection et la plaque de limitation de courant., qui est également deux protection contre les surintensités et les courts-circuits externes. car une décharge excessive ne se produira que lors du processus d'utilisation des produits électroniques. Donc, la conception générale est par le circuit imprimé du produit électronique pour fournir le premier à protéger, the protection board on the battery pack provides the second protection. If the electronic product detects that the supply voltage is less than 3.0 V, it should be shut down automatically. if this function is not designed at the time of the product design, the protection board will close the discharge loop when the voltage is as low as 2.4 V.

In short, the battery system design, must overcharge, décharge excessive, and over-current respectively to provide two electronic protection. where the protection plate is the second protection. Take off the protection plate and charge, if the battery will explode, it means bad design.

Although the above method provides two protection, but because consumers often buy non-original factory charger to charge after the charger is broken, and the charger industry, based on cost considerations, often remove the charging controller to reduce costs. Par conséquent, bad money drives out good, and there are many inferior chargers on the market. This makes overcharge and over-defense lose the first and most important line of defense. Overcharging is also the most important factor causing battery explosion, so inferior charger can be called the culprit of battery explosion.

Bien sûr, not all battery systems use the scheme shown above. In some cases, there will also be a charge controller design within the battery group. Par exemple: Many note-taking computers with additional battery rods have charging controllers. This is because note-taking computers generally do charging controllers inside the computer, giving consumers only one adapter. Donc, the additional battery pack of the note-taking computer must have a charging controller to ensure the safety of the additional battery pack when charging with the adapter. en outre, the product that uses the car cigarette lighter to charge, sometimes also will charge the controller to do in the battery group.

Last line of defense

If electronic protection fails, the last line of defense will be provided by the core. The safety level of the core can be distinguished by whether the core can pass through external short circuit and overcharge. Parce que, before the battery explodes, if there are lithium atoms inside the material surface, the explosion power will be greater. de plus, overcharge protection is often left with a line of defense because consumers use inferior chargers, so the ability of the core to resist overcharge is more important than the ability to resist external short circuit.

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