แบตเตอรี่ลิเธียมเป็นอันตรายหรือไม่?

ความคิดที่ว่า "แบตเตอรี่ลิตยูมีสภาพเผาไหม้และระเบิด" ได้กลายเป็นความรู้สึกที่เชิงลึกสําหรับหลายคนความร้อนที่เกิดจากการใช้งานประจําวันโดยทั่วไปมาจากโปรเซสเซอร์ความเร็วสูง ต่ํากว่าขั้นต่ําที่จําเป็นในการก่อให้เกิดความร้อนความรู้สึกที่สูงขึ้นของพวกเราต่อความปลอดภัยของแบตเตอรี่ มาจากความจริงที่ว่าแบตเตอรี่เหล่านี้แต่คนส่วนใหญ่ยังคงไม่เข้าใจถึงแหล่งความเสี่ยงจริง, ความแตกต่างของความปลอดภัยระหว่างเทคโนโลยีแบตเตอรี่ต่าง ๆ และขั้นตอนทางปฏิบัติที่จําเป็นเพื่อหลีกเลี่ยงอันตรายอย่างแท้จริง

I. "ความสามารถในการเผาไหม้" ของแบตเตอรี่ลิธีียมมาจากไหน?

เพื่อเข้าใจความปลอดภัยของแบตเตอรี่ เราต้องเข้าใจพื้นฐานของโครงสร้างและโลกิกการทํางานของแบตเตอรี่ลิตียมหัวหินประกอบด้วยสี่องค์ประกอบ: คาโทด (ตัวอย่างเช่น นิเคิล-โคบัลต์-มังกาเนสออกไซด์) อโนด (มักจะเป็นกราฟิต) อินทรีย์อินทรีย์อินทรีย์ และตัวแยก

หลักการทํางานเรียบง่าย: ระหว่างการชาร์จ ไอนลิเดียม de-intercalate จาก cathode ผ่านผ่านเอเล็กทรอลิตและแยก และ intercalate ใน anodeระหว่างการปล่อยการเคลื่อนไหวไป-กลับนี้ทําให้การเก็บและปล่อยพลังงานไฟฟ้าการปฏิกิริยา redox ที่ควบคุมนี้ เป็นรากฐานสําหรับการผลิตพลังงานที่มั่นคงของแบตเตอรี่.
อย่างไรก็ตาม ความสามารถสูงนี้ มีความเสี่ยงต่อความปลอดภัย

ปัจจัย สําคัญ ที่ สนับสนุน การ เผาไหม้
เพื่อบรรลุความดันสูงและความหนาแน่นของพลังงานสูง วัสดุที่เลือกสําหรับแบตเตอรี่ลิธีียม มีความเสี่ยงที่เกี่ยวข้อง:

• อิเล็กทรอลิต อินทรีย์ เป็น อิเล็กทรอลิต ที่ ไฟไหม้ ได้ เร็ว
แบตเตอรี่ลิตยูมมักใช้สารประกอบออร์แกนิกอิเล็กทรอลิทที่มีฐานคาร์บอเนต ขณะที่มันรองรับระยะความดันสูงและรับประกันการขนย้ายไอออนอย่างมีประสิทธิภาพที่มีความเสี่ยงในการเผาไหม้ เมื่อถูกเผชิญกับอุณหภูมิสูงหรือไฟเปิด.
• คาโทด แบ่งแยก และปล่อยออกซิเจน ใน อุณหภูมิสูง
โดยเฉพาะอย่างยิ่งวัสดุแคธอดแบบสามชั้นจะละลายในสภาพอากาศที่มีอุณหภูมิสูง และปล่อยออกซิเจน ทําหน้าที่เป็นตัวเร่งในการเผาไหม้ได้อย่างมีประสิทธิภาพ
• เครื่องแยก เป็น เครื่องบาง และ แข็งแรง
เพื่ออํานวยความสะดวกในการเคลื่อนไหวของลิทธิียมไอออนอย่างรวดเร็ว และสนับสนุนการชาร์จอย่างรวดเร็ว เครื่องแยกแบตเตอรี่ถูกผลิตให้บางอย่างมาก หนาเทียบกับถุงพลาสติกธรรมดามันทําหน้าที่เป็นอุปสรรคที่สําคัญแยกเอเลคโทรดบวกและลบการป้องกันการตัดสั้นภายใน หากมันได้รับความเสียหายก่อให้เกิดการปล่อยความร้อนในทันทีและอย่างรุนแรง.

จากสามองค์ประกอบที่จําเป็นสําหรับการเผาไหม้ ธาตุไฟฟ้า ธาตุไฟฟ้า ธาตุไฟฟ้าหากการตัดสั้นภายในหรือการอุ่นเกินอย่างต่อเนื่อง, เกิดปฏิกิริยาเชือกที่เรียกว่า "การหลบหนีจากอุณหภูมิ" เกิดขึ้น: อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นเร่งการละลายของวัสดุ และความร้อนที่ปล่อยออกมาระหว่างการละลายส่งผลให้เกิดการบวม, การรั่วไหล หรือแม้กระทั่งไฟและระเบิด

II ความแตกต่างของความปลอดภัย: ลิทธิียมชั้นสาม, LFP, และสภาพครึ่งแข็ง

มีแบตเตอรี่ลิธีียมหลากหลายในตลาด สามารถให้พลังงานทุกสิ่งทุกอย่าง ตั้งแต่โทรศัพท์มือถือ และรถไฟฟ้า ถึงระบบเก็บพลังงานในบ้าน และโรงไฟฟ้ากลางแจ้งที่พกพาได้แบตเตอรี่ที่ใช้เทคโนโลยีที่แตกต่างกัน มีความมั่นคงทางความร้อนและการเสี่ยงที่แตกต่างกันมากไม่มีทางเลือก "ปลอดภัยที่สุด" แต่มีทางแก้ไขที่ปรับปรุงให้เหมาะสมกับสภาพการทํางานเฉพาะเจาะจง

1ลิทธิียมไอรอนฟอสฟาต (LFP): ความมั่นคงทางอุณหภูมิที่ดีกว่าและความอดทนความผิดพลาดสูงกว่า

LFP ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางสําหรับความมั่นคงทางความร้อนที่ดีกว่าของมัน วัสดุ cathode ของมันมีโครงสร้างเคมีที่มั่นคงที่ทนต่อการละลายอย่างรวดเร็วและการปล่อยความร้อนที่อุณหภูมิสูงส่งผลให้มีขั้นต่ําที่สูงกว่ามากสําหรับการก่อให้เกิดการหลบหนีทางความร้อน เมื่อเทียบกับแบตเตอรี่ลิธีียมสามประการแม้ว่าเมื่อได้รับความเสียหายทางกายภาพ เช่น การเจาะหรือบดบด ความน่าจะเป็นของการปล่อยความร้อนอย่างรุนแรงหรือไฟเปิดต่ํากว่าแบตเตอรี่เหล่านี้ยังแสดงให้เห็นถึงความทนทานที่สูงขึ้น เมื่อเก็บไว้พร้อมกับการชาร์จเต็ม หรือเก็บไว้ในสภาพอากาศที่มีอุณหภูมิสูงความเสื่อมของเครื่องยนต์นี้คือการทํางานที่ต่ํากว่าในอุณหภูมิต่ํา; การปล่อยพลังงานสูงอย่างต่อเนื่องในอุณหภูมิใต้ศูนย์อาจนําไปสู่ความไม่สมดุลของแรงดันจําเป็นต้องมีระบบการจัดการ Cell Balancing ที่แข็งแกร่งกว่าดังนั้น LFP จึงเป็นตัวเลือกหลักสําหรับการเก็บพลังงาน ระบบพลังงานบ้าน และการใช้งานที่ความปลอดภัยเป็นความสําคัญสูงสุด

2ลิทธิียมชั้นสาม: ความหนาแน่นของพลังงานสูงขึ้น ความพึ่งพาการคุ้มครองระดับระบบ
ข้อดีของแบตเตอรี่ลิธีียมสามประการ คือความหนาแน่นของพลังงานสูง และการทํางานที่มั่นคงในอุณหภูมิต่ํามันถูกใช้ในโทรศัพท์มือถือเป็นอย่างมากแต่ข้อเสียคือ เซลล์แบตเตอรี่มีกิจกรรมทางเคมีมากขึ้น การชาร์จอุณหภูมิสูง การทํางานอย่างต่อเนื่องและการเก็บรักษาระยะยาวที่กําลังชาร์จเต็ม ทั้งหมดเพิ่มความเสี่ยงของการผลิตความร้อนและการทําลายล้างผลประกอบการความปลอดภัยขึ้นอยู่กับระบบการจัดการความร้อน, โมดูลควบคุมอุณหภูมิ, และการป้องกันการชาร์จเกิน / การปล่อยเกินตราบใดที่มาตรการป้องกันเหล่านี้มีอยู่ความปลอดภัยในระหว่างการใช้งานประจําวันได้รับการรับประกันอย่างเต็มที่ แต่ถ้าไม่มีการป้องกันดังกล่าว หรือในกรณีการใช้งานผิด ระดับความเสี่ยงเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วกว่ากับแบตเตอรี่ลิตিয়ামไอรอนฟอสฟาต (LFP).

3. เซมซอลิดสเตท: การแก้ไขวิวัฒนาการที่สมดุลการทํางานและความปลอดภัย
เป็นเทคโนโลยีการเปลี่ยนแปลงระหว่าง แบตเตอรี่ลิเธียมแบบเหลวและ แบตเตอรี่แบบแข็งแบตเตอรี่แบบครึ่งแข็ง ลดสัดส่วนของสารไฟฟ้าเหลวลงอย่างมาก และปรับปรุงโครงสร้างปิดของเซลล์, ทําให้ลดความเสี่ยงของการรั่วไหลของสารประกอบไฟฟ้าและการเผาไหม้พวกเขายังคงมีพลังงานที่น่าประทับใจ และการทํางานในอุณหภูมิต่ํา ในขณะที่แก้ไขข้อขาดความปลอดภัยของแบตเตอรี่เหลว-ไฟฟ้าซึ่งทําให้มันเป็นทางออกที่สมดุล ที่ทําให้การทํางานและความปลอดภัยมันกําหนดความต้องการที่เข้มงวดต่อกระบวนการผลิตและระบบจัดการแบตเตอรี่ (BMS) ที่เกี่ยวข้อง; เพียงผลิตภัณฑ์ที่ผลิตตามมาตรฐานที่เข้มงวดเท่านั้นที่สามารถให้คุณสมบัติความปลอดภัยที่สมดุลนี้

หมายเหตุเพิ่มเติมรูปแบบแบตเตอรี่ลิทธิียมที่ใช้กันทั่วไปในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ผู้บริโภค
แบตเตอรี่ประเภทผู้บริโภคที่พบในชีวิตประจําวันโดยทั่วไปแบ่งออกเป็น 2 ประเภท

แบตเตอรี่ลิทธิียมไอออน (Li-ion)
ปกติจะมีบรรจุกลมหรือกระจกแข็ง (ตัวอย่างเช่นเซลล์ 18650) ใช้ในคอมพิวเตอร์และเครื่องมือไฟฟ้าอย่างแพร่หลาย พวกเขานําเสนอเทคโนโลยีที่成熟และอายุการใช้งานยาวนาน

แบตเตอรี่ลิตিয়ামพอลิมเลอร์ (LiPo)
ใช้สารไฟฟ้าโพลิมเลอร์และบรรจุในกระเป๋าอ่อน เพื่อให้มีรูปทรงบาง น้ําหนักเบา และเหมาะสําหรับสมาร์ทโฟน อุปกรณ์ที่ใส่ได้ และสินค้าดิจิตอลบางพวกเขามีความต้านทานภายในที่ต่ํากว่า และมีความสามารถในการปล่อยไฟที่สูงกว่า เมื่อเทียบกับเซลล์กระเป๋าแข็งแบบเหลวแม้ว่าความทนทานต่อการเจาะและการบดยังคงจํากัด

III. แบตเตอรี่ลิธีียมที่มีคุณสมบัติมีชั้นป้องกันความปลอดภัยกี่ชั้น?

ไม่จําเป็นต้องกลัวแบตเตอรี่ลิธีียม วงการนี้ได้ดําเนินการมานานหลายชั้นของการป้องกันความปลอดภัย เพื่อแก้ไขข้อจํากัดที่เนื้อหาของมันและจากเซลล์แต่ละตัวไปยังแบตเตอรี่ครบครันการป้องกันความปลอดภัยของผลิตภัณฑ์ที่มีคุณภาพ

1ระดับวัสดุ: ลดความเสี่ยงที่แหล่ง

ความพยายามในการปรับปรุงวัสดุได้ต่อเนื่อง โดยเป้าหมาย 3 ประเด็นหลัก คือ: อิเล็กทรอลิตที่เผาไหม้, เครื่องแยกที่เปราะบาง และการเติบโตของดันดริท:

การเพิ่มสารยับยั้งลมไฟพิเศษให้กับเอเลคโทรลิต เพื่อเพิ่มจุดไฟและยับยั้งการแพร่ระบาดของไฟ
การใช้เคลือบเซรามิกบนพื้นผิวของเครื่องแยก เพื่อเพิ่มความแข็งแรงทางเครื่องกลได้อย่างมาก โดยการนี้ลดความน่าจะเป็นของการเจาะหรือความล้มเหลวในอุณหภูมิสูง
สร้างชั้น Solid Electrolyte Interphase (SEI) ที่มั่นคงบนพื้นผิวของอิเล็กตรอด เพื่อช้าการเติบโตของลิเดียมเดนดริท และลดความเสี่ยงของการตัดสั้นภายในระหว่างจักรยานระยะยาว

2ระดับระบบ: BMS เป็นผู้คุ้มกันความปลอดภัยของแบตเตอรี่
ถ้าวัสดุเป็นแนวป้องกันหลัก ระบบบริหารแบตเตอรี่ (BMS) ทําหน้าที่เป็น "ผู้คุ้มกันความปลอดภัย"และอุณหภูมิของทุกสายเซลล์ในเวลาจริง; ถ้าปารามิเตอร์ใด ๆ เกินขั้นต่ําความปลอดภัย, มันจะดําเนินการทันที เช่นการลดประสิทธิภาพ, การจํากัดกระแสไฟฟ้า, หรือแม้กระทั่งการตัดพลังงานด้วยแรงจากแบตเตอรี่สมาร์ทโฟน ไปยังแบตเตอรี่รถไฟฟ้า, BMS เป็นองค์ประกอบหลักที่จําเป็น. ปัญหาที่พบบ่อยกับแบตเตอรี่ที่ไม่ได้มีแบรนด์หรือเปลี่ยนคือการละทิ้ง BMS ที่เหมาะสมหรือการใช้การแก้ไขความละเอียดต่ํา ที่ไม่สามารถตรวจพบความผิดปกติในเวลา.

ACEY-BP32-200A200Aเครื่องทดสอบ BMSมีระดับอัตโนมัติสูง ความเร็วในการทดสอบที่รวดเร็วและความแม่นยําในการทดสอบที่สูง มีการทดสอบผลประกอบการ 13 ครั้ง ประกอบด้วยการชาร์จเกิน อัตราการฟื้นฟูอัตราการชาร์จเกิน อัตราการฟื้นฟูอัตราการชาร์จเกินovercurrent (กระแสการชาร์จเกินและกระแสการปล่อยเกิน), ความต้านทานภายใน, การบริโภคของตัวเอง, การป้องกันวงจรสั้น, เวลาป้องกันการอุดตัน, เวลาป้องกันการอุดตัน, เวลาป้องกันการอุดตัน, กระแสปรับและแรงดันการปรับ.

3การป้องกันระดับสูงสําหรับแบตเตอรี่พลังงาน
สําหรับแบตเตอรี่พลังงานและแบตเตอรี่เก็บพลังงาน ที่มีความจุสูงกว่าและทํางานในสภาพที่ซับซ้อนกว่า

กล่องฟิสิกอลที่แข็งแกร่งเพื่อทนต่อการเสียหายจากการชนหรือแรงบด
ระบบเย็นของเหลวหรืออากาศ เพื่อควบคุมอุณหภูมิการทํางานของเซลล์ให้ถูกต้อง และป้องกันการอุ่นเกินอย่างต่อเนื่อง
วาล์วลดความดัน / กันระเบิดที่ปล่อยก๊าซโดยมีกิจกรรมถ้าความดันภายในเพิ่มขึ้นผิดปกติ ป้องกันการระเบิดอย่างรุนแรง
การออกแบบเหล่านี้ไม่ได้ถูกกําหนดไว้สําหรับสถานการณ์ที่ความล้มเหลวเป็นไปไม่ได้ แต่มากกว่าที่จะให้บริการความปลอดภัยที่กว้างขวางสําหรับกรณีฉากสุดขั้วในสภาพที่รุนแรงพวกเขาเป็นเส้นป้องกันสุดท้าย เพื่อความปลอดภัย

IV. จะ ทํา อย่าง ไร หาก แบ ตเตอรี่ เติบ เติบ หรือ ถึง ขั้น สุด ของ ชีวิต?

เมื่อแบตเตอรี่ถึงจุดสิ้นสุดของอายุการใช้งานของมัน การบวมและความเสื่อมของความจุเป็นปรากฏการณ์ปกติ

1อย่าเล่นกับแบตเตอรี่ที่บวม
สาเหตุหลักของการบวมคือ การเกิดก๊าซ จากการละลายของสารไฟฟ้า ซึ่งเพิ่มความดันภายใน และทําให้โครงสร้างของแบตเตอรี่ไม่มั่นคงเพียงแค่เจาะรูเพื่อปล่อยก๊าซออกแต่มันอันตรายมาก การเจาะแบตเตอรี่สามารถทําให้เกิดการตัดสั้นภายในอิเล็กทรอลิตปฏิกิริยาอย่างรวดเร็วและสร้างความร้อนเมื่อสัมผัสกับอากาศถ้าคุณพบว่าแบตเตอรี่บวมแล้ว วิธีการที่ถูกต้องคือหยุดใช้มันทันทีและขนส่งมันไปยังสถานที่รีไซเคิลแบตเตอรี่ที่ได้รับอนุญาตเร็วที่สุด.

2การกําจัดแบตเตอรี่ที่เหลืออย่างถูกต้อง
* แบตเตอรี่ลิทธิียมถูกจัดเป็นขยะอันตราย มันมีโลหะหนักและองค์ประกอบเคมีอันตราย และไม่ควรถูกโยนทิ้งโดยสุ่มหรือโยนไปในถังขยะครัวเรือนทั่วไป
* ติดตั้งปลายก่อนการกําจัด: ปิดปลายบวกและลบด้วยเทปเพื่อป้องกันวงจรสั้นที่เกิดจากการสัมผัสกับวัสดุที่นําไฟตัดแยกเซลล์แต่ละเซลล์แยกแยกเมื่อเป็นไปได้.
* วางมันไว้ในถังรีไซเคิลแบตเตอรี่ที่ตั้งไว้ในอาคารที่อยู่อาศัยหรือศูนย์การค้าหรือมอบไปยังศูนย์รีไซเคิลที่ได้รับอนุญาต หรือศูนย์บริการอิเล็กทรอนิกส์การกําจัดที่ปลอดภัย

สรุป
จากโทรศัพท์มือถือและหูฟัง ไปยังรถไฟฟ้า และระบบเก็บพลังงานในบ้าน แบตเตอรี่ลิธีอุตสาหกรรมเป็นพื้นฐานของยุคแห่งความฉลาดทางมือถือและพลังงานใหม่แม้ว่ามันจะไม่สมบูรณ์แบบ ภายในมันมีการทุ่มเทระหว่างผลประกอบการและความปลอดภัยด้วยการปรับปรุงเทคโนโลยีทุกรุ่น ขอบเขตของความปลอดภัยถูกผลักดันไปไกล

ในปัจจุบัน แบตเตอรี่แบบแข็งที่มีอิเล็กทรอลิตแข็งที่ไม่เผาไหม้ กําลังเคลื่อนไหวไปสู่การนําไปขาย โดยแก้ปัญหาเรื่องการเผาไหม้ที่เกี่ยวข้องกับอิเล็กทรอลิตเหลวในขณะเดียวกัน, ระบบจัดการความร้อนที่ทันสมัยและระบบจัดการแบตเตอรี่ที่ฉลาดกว่า (BMS) อัลการิธึมยังคงลดจุดตาบอดความปลอดภัยให้น้อยที่สุด

เกี่ยวกับเรา

แรงงานใหม่ Aceyเป็นผู้ให้บริการอุปกรณ์ระดับสูง และการแก้ไขสายการผลิตที่สมบูรณ์แบบ ที่เชี่ยวชาญในวงการแบตเตอรี่พลังงานใหม่สถาบันวิจัย, และองค์กรพลังงานที่นวัตกรรม บริการครบวงจรชีวิตเราให้บริการแก้ไขการประกอบ ทั้งแบตเตอรี่ลิเดียมไอออนและพอลิมเลอร์.