Introduzione:
batterie al litioSono diventate parte integrante della nostra vita quotidiana, alimentando di tutto, dagli smartphone e laptop ai veicoli elettrici e ai sistemi di accumulo di energia. Le batterie al litio sono ampiamente utilizzate, ma si sono verificati casi di incendi ed esplosioni che, sebbene rari, hanno sollevato preoccupazioni sulla loro sicurezza. Comprendere i fattori che possono portare a tali incidenti è fondamentale per garantire un utilizzo sicuro e affidabile delle batterie al litio.
Le esplosioni delle batterie al litio rappresentano un serio problema di sicurezza e le cause del loro verificarsi sono complesse e varie e comprendono principalmente fattori interni ed esterni.
Fattori interni
Cortocircuito interno
Capacità insufficiente dell'elettrodo negativo: quando la capacità dell'elettrodo negativo dell'elettrodo positivo di una batteria al litio è insufficiente, gli atomi di litio generati durante la carica non possono essere inseriti nella struttura interstrato della grafite dell'elettrodo negativo e precipiteranno sulla superficie dell'elettrodo negativo formando cristalli. L'accumulo prolungato di questi cristalli può causare un cortocircuito, la cella della batteria si scarica rapidamente, genera molto calore, brucia il diaframma e quindi causa un'esplosione.
Assorbimento dell'acqua nell'elettrodo e reazione dell'elettrolita: dopo che l'elettrodo ha assorbito l'acqua, questa può reagire con l'elettrolita producendo rigonfiamenti d'aria, che possono causare ulteriori cortocircuiti interni.
Problemi con l'elettrolita: la qualità e le prestazioni dell'elettrolita stesso, nonché la quantità di liquido iniettato durante l'iniezione che non soddisfa i requisiti del processo, possono influire sulla sicurezza della batteria.
Impurità nel processo di produzione: impurità, polvere, ecc. che possono essere presenti durante il processo di produzione della batteria possono anche causare microcortocircuiti.
fuga termica
Quando si verifica un runaway termico all'interno di una batteria al litio, si verifica una reazione chimica esotermica tra i materiali interni della batteria, con produzione di gas infiammabili come idrogeno, monossido di carbonio e metano. Queste reazioni innescano nuove reazioni collaterali, dando vita a un circolo vizioso che provoca un brusco aumento della temperatura e della pressione all'interno della batteria, con il conseguente rischio di un'esplosione.
Sovraccarico a lungo termine della cella della batteria
In condizioni di carica a lungo termine, il sovraccarico e la sovracorrente possono anche provocare temperature e pressioni elevate, che a loro volta possono causare rischi per la sicurezza.
Fattori esterni
Cortocircuito esterno
Sebbene i cortocircuiti esterni raramente causino direttamente un'impennata termica della batteria, i cortocircuiti esterni a lungo termine possono causare la bruciatura dei punti di connessione deboli nel circuito, il che a sua volta può causare problemi di sicurezza più seri.
Alta temperatura esterna
In ambienti ad alta temperatura, il solvente elettrolitico delle batterie al litio evapora più velocemente, i materiali degli elettrodi si espandono e la resistenza interna aumenta, il che può causare perdite, cortocircuiti, ecc., provocando esplosioni o incendi.
Vibrazioni o danni meccanici
Se le batterie al litio sono sottoposte a forti vibrazioni meccaniche o a danni durante il trasporto, l'uso o la manutenzione, il diaframma o l'elettrolita della batteria potrebbero danneggiarsi, provocando un contatto diretto tra il litio metallico e l'elettrolita, innescando una reazione esotermica e, in ultima analisi, causando un'esplosione o un incendio.
Problema di ricarica
Sovraccarico: il circuito di protezione o l'armadio di rilevamento sono fuori controllo, provocando un aumento della tensione di carica rispetto alla tensione nominale della batteria, con conseguente decomposizione dell'elettrolita, reazioni violente all'interno della batteria e un rapido aumento della pressione interna della batteria, che può causare un'esplosione.
Sovracorrente: una corrente di carica eccessiva può impedire agli ioni di litio di incorporarsi nell'espansione polare, formando così litio metallico sulla superficie dell'espansione polare, che penetra nel diaframma e provocando un cortocircuito diretto tra i poli positivo e negativo, con conseguente esplosione.
Conclusione
Le cause delle esplosioni delle batterie al litio includono cortocircuiti interni, runaway termico, sovraccarico prolungato della cella della batteria, cortocircuiti esterni, alte temperature esterne, vibrazioni o danni meccanici, problemi di carica e altri fattori. Pertanto, durante l'utilizzo e la manutenzione delle batterie al litio, è necessario rispettare rigorosamente le norme di sicurezza pertinenti per garantirne la sicurezza e la stabilità. Allo stesso tempo, il rafforzamento della supervisione della sicurezza e delle misure preventive è un ulteriore strumento importante per prevenire le esplosioni delle batterie al litio.
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Data di pubblicazione: 24-lug-2024