Forstå den eksplosive risiko ved polymer lithium-ion-batterier

Baseret på den anvendte type elektrolyt, er lithium-ion-batterier kategoriseret i flydende lithium-ion-batterier (LIB) og polymer lithium-ion-batterier (PLB), også kendt som plast-lithium-ion-batterier.

PLB'er bruger de samme anode- og katodematerialer som flydende lithium-ion-batterier, herunder lithium-coboltoxid, lithiummanganoxid, ternære materialer og lithiumjernfosfat til katoden og grafit til anoden. Den primære forskel ligger i den anvendte elektrolyt: PLB'er erstatter den flydende elektrolyt med en fast polymerelektrolyt, som enten kan være "tør" eller "gelagtig". De fleste PLB'er bruger i øjeblikket en polymergelelektrolyt.

Nu opstår spørgsmålet: eksploderer polymer lithium-ion-batterier virkelig? På grund af deres lille størrelse og lette vægt er PLB'er meget brugt i bærbare computere, smartphones og anden bærbar elektronik. Med disse enheder ofte båret rundt, er deres sikkerhed altafgørende. Så hvor pålidelig er sikkerheden af ​​PLB'er, og udgør de en eksplosionsrisiko?

1. PLB'er bruger en gel-lignende elektrolyt, forskellig fra den flydende elektrolyt i lithium-ion-batterier. Denne gel-lignende elektrolyt koger ikke eller producerer store mængder gas og eliminerer derved muligheden for voldsomme eksplosioner.
2. Lithium-batterier kommer normalt med et beskyttelseskort og en anti-eksplosionslinje for sikkerhed. Deres effektivitet kan dog være begrænset i mange situationer.
3. PLB'er bruger fleksibel emballage af aluminiumplast i modsætning til metalbeklædningen af ​​flydende celler. I tilfælde af sikkerhedsproblemer har de en tendens til at svulme i stedet for at eksplodere.
4. PVDF, som rammemateriale til PLB'er, klarer sig fremragende.

Sikkerhedsforanstaltninger for PLB'er:

• Kortslutning: Forårsaget af interne eller eksterne faktorer, ofte under opladning. Dårlig binding mellem batteripladerne kan også føre til kortslutninger. Selvom de fleste lithium-ion-batterier leveres med beskyttende kredsløb og anti-eksplosionslinjer, er disse muligvis ikke altid effektive.
• Overopladning: Hvis en PLB oplades med for høj spænding for længe, ​​kan det forårsage intern overophedning og trykopbygning, hvilket fører til ekspansion og brud. Overopladning og dybafladning kan også irreversibelt skade batteriets kemiske sammensætning, hvilket i væsentlig grad påvirker dets levetid.

Lithium er meget reaktivt og kan nemt gå i brand. Under opladning og afladning kan den kontinuerlige opvarmning af batteriet og udvidelsen af ​​producerede gasser øge det indre tryk. Hvis huset er beskadiget, kan det føre til lækage, brand eller endda eksplosion. PLB'er er dog mere tilbøjelige til at svulme end eksplodere.

Fordele ved PLB'er:

1. Høj arbejdsspænding pr. celle.
2. Stor kapacitetstæthed.
3. Minimal selvafladning.
4. Lang levetid, over 500 cyklusser.
5. Ingen hukommelseseffekt.
6. God sikkerhedsydelse ved brug af fleksibel emballage af aluminiumplast.
7. Ultratynd, kan passe ind i kreditkortstørrelser.
8. Letvægt: Intet behov for metalbeklædning.
9. Større kapacitet sammenlignet med tilsvarende størrelse lithium-batterier.
10. Lav indre modstand.
11. Fremragende udledningsegenskaber.
12. Forenklet design af beskyttelsestavler.

Ulemper ved PLB'er:

1. Høje produktionsomkostninger.
2. Behov for beskyttende kredsløb.