Có rất nhiều tai nạn liên quan đến pin sạc Li-ion và Liti . Là một số trong những tai nạn có liên quan đến thiết kế pin? Là một số trong số họ lạm dụng pin sạc.
Người giới thiệu:
Câu trả lời:
Tuyên bố miễn trừ trách nhiệm - Tôi không phải là chuyên gia về pin, nhưng tôi thực hiện một số công việc liên quan với các loại cụ thể đó.
Pin lithium-ion khác một chút so với pin axit chì "thông thường" ở chỗ pin Li-ion có thể cung cấp nhiều năng lượng hơn trong thời gian ngắn hơn so với đánh giá tên nơi của chúng. Thuật ngữ đo lường thương mại cho hiệu ứng này được gọi là C-rate . Nhược điểm của việc vượt quá tốc độ 1C (xả tên nơi thông thường) là nó tạo ra nhiều nhiệt hơn trong pin, làm hao pin nhanh hơn và chỉ có thể được thực hiện một cách an toàn trong thời gian ngắn.
Vì vậy, khả năng vượt quá tốc độ 1C thông thường và thực tế là pin có xu hướng tiếp xúc với nhiều hao mòn môi trường do bị va đập dẫn đến các vấn đề trong các kết nối bên trong của pin. Blogpost này từ The economist thực hiện tốt công việc giải thích các tầng nhiệt gây ra sự cố nhiệt.
Khi pin được sạc, các ion lithium được dẫn từ chất điện phân vào cực dương carbon. Khi pin được xả, chúng chảy ngược lại, tạo ra dòng điện cân bằng trong mạch cung cấp năng lượng cho thiết bị. Rắc rối xảy ra nếu có một lỗi nhỏ hoặc hư hỏng gây ra cho các dải phân cách cực kỳ mỏng khiến các thành phần của pin bị tách rời. Điều này có thể dẫn đến ngắn mạch bên trong và tích tụ nhiệt tiếp theo. Điều này có thể kích hoạt những gì được gọi là một máy chạy trốn nhiệt nhiệt độ cao, trong đó pin quá nóng và có thể bùng cháy.
Đây là một nguồn tốt có thông tin rất chi tiết về các mối nguy Li-Ion: Đánh giá mức độ nguy hiểm và sử dụng pin của pin Li-ion
( Đánh giá mức độ nguy hiểm và sử dụng pin của pin Li-ion . Celina Mikolajczak, et al. Tháng 7 năm 2011. Tổ chức nghiên cứu phòng cháy chữa cháy)
Tôi sẽ tóm tắt dưới đây:
Vật liệu catốt khác nhau, phổ biến nhất là LiCoO2 hoặc LiFePO4 được sử dụng. Anode thường là than chì (carbon) dựa. Nguy cơ cháy lớn nhất là chất điện phân: bao gồm muối lithium hòa tan trong dung môi hữu cơ.
Các dung môi hữu cơ có thể so sánh với xăng trong tính dễ cháy. Có một số nghiên cứu đang diễn ra đối với các chất điện giải không bắt lửa, nhưng chúng chưa được sử dụng phổ biến và có thể không hoạt động tốt như các chất điện giải hiện tại. Một chất điện phân không bắt lửa sẽ làm giảm đáng kể nguy cơ cháy, nhưng nhiệt độ cao vẫn có thể bắt lửa, ví dụ như các bộ phận bằng nhựa gần đó.
Pin lưu trữ một lượng lớn năng lượng. Nếu năng lượng này vô tình được giải phóng bằng cách gây ra sự cố ngắn mạch hoặc hư hỏng vật lý, nó sẽ làm nóng pin. Ngoài ra, khi nhiệt độ vượt quá khoảng 150 ° C, lithium trong pin sẽ bắt đầu phản ứng hóa học và giải phóng nhiều nhiệt hơn, được gọi là sự thoát nhiệt.
Khi chất lỏng điện phân nóng lên, nó sẽ nở ra và đến một lúc nào đó áp suất vượt quá cường độ của vỏ pin. Pin được thiết kế với một lỗ thông hơi quá áp, sẽ cho phép chất điện phân rò rỉ ra tương đối chậm. Nếu lỗ thông hơi bị trục trặc, lối thoát duy nhất là vỏ pin phát nổ.
Bất kể chất điện phân ra ngoài như thế nào, nó đều dễ cháy và vỏ pin có lẽ rất nóng vào thời điểm này. Điều này thường sẽ làm cho chất điện phân bắt lửa, giải phóng nhiều năng lượng hơn và có thể khiến các tế bào pin khác gần đó cũng bị quá nóng.
Chúng được ngăn chặn, đến một mức độ rất lớn. So với lượng pin li-ion hiện đang được sử dụng trên thế giới, rất ít vụ cháy xảy ra. Hầu hết các vụ hỏa hoạn xảy ra là từ các sản phẩm chất lượng thấp không có hệ thống an toàn như mạch bảo vệ và thường làm quá tải pin.
Nhưng cuối cùng thì nó cũng tương tự như "tại sao không thể ngăn chặn được các vụ cháy nhà". Khi bạn có các vật liệu và năng lượng dễ cháy ở cùng một nơi, cuối cùng chúng sẽ kết hợp với nhau để gây ra hỏa hoạn.
Hóa chất bên trong pin bắt đầu nóng lên, gây ra sự xuống cấp của dải phân cách. Pin có thể đạt tới nhiệt độ hơn 1000 độ F. Tại thời điểm này, chất điện phân dễ cháy có thể bắt lửa hoặc thậm chí phát nổ khi tiếp xúc với oxy.
Pin lithium "nguy hiểm" hơn. Nó bị hạn chế (Wh giới hạn) vì hành khách mang theo và bị cấm như hàng hóa, bởi nhiều hãng hàng không.
Nếu bạn thiết kế một hệ thống mới, đừng 'chọn sử dụng' Lithium nếu sản phẩm của bạn không yêu cầu kích thước / trọng lượng nhỏ trên mỗi giờ.
Các nhà thiết kế và người tiêu dùng điện thoại di động, xem kích thước / trọng lượng / giờ hoạt động là chìa khóa để bán và chấp nhận 'rủi ro'.
Xe, có thể đủ khả năng kích thước / trọng lượng pin lớn hơn, và pin không lithium được sử dụng rộng rãi.
Việc chuyển đổi giấc mơ lót sang Lithium và kết quả không được suôn sẻ. Điện thoại di động và gói pin bên ngoài bắt lửa là những mục tin tức thường xuyên, trong nhiều năm qua. Tỷ lệ thất bại thực tế không phải là 'cao', hãy xem xét số lượng pin đang sử dụng và rủi ro được nhiều người coi là 'chấp nhận được'.
Sử dụng Lithium, nếu bạn thực sự cần. Không sử dụng nó khi bạn có thể đủ khả năng kích thước / trọng lượng lớn hơn một chút trong thiết kế của bạn.