الهيكل الداخلي لبطارية الليثيوم ومبدأ الحريق والاحتراق والانفجار

ومع تطور تكنولوجيا البطاريات، بطاريات الليثيوم دخلت جميع جوانب العمل والحياة. بطاريات الليثيوم موجودة في كل مكان، فدمج بطاريات الهاتف المحمول مع وحدات بطاريات مركبات الطاقة الجديدة. لكننا كثيرًا ما نسمع أيضًا شكاوى حول استخدام البطارية من حولنا، مثل عدم متانتها واستنفاذها بسرعة. هل تريد أن تعرف ليذايوم باتهالوشق الهيكل الأساسي ومبدأ العمل؟ هل تستخدم بطاريات الليثيوم بشكل صحيح؟ دعونا نتحدث عن الهيكل الداخلي لبطاريات الليثيوم ومبدأ الحريق والاحتراق والانفجار.

   1. هيكل بطارية الليثيوم

بطارية الليثيوم هي بطارية قابلة للشحن رحفي يستخدم بشكل عام مادة تحتوي على عنصر الليثيوم كقطب كهربائي. هو - هي ويعتمد بشكل أساسي على حركة أيونات الليثيوم بين القطب الموجب والقطب السالب في العمل. بطاريات الليثيوم هي أقطاب كهربائية إيجابية وسلبية، والحجاب الحاجزق، والشوارد.

1.1  القطب الموجب - المادة الفعالة بشكل عام هي منجنات الليثيوم أو أكسيد كوبالت الليثيوم، ومواد منجنات الليثيوم وكوبالت النيكل، ومنجنات الليثيوم النقي وفوسفات حديد الليثيوم تتلاشى تدريجيًا بسبب حجمها الكبير أو ضعف أدائها أو تكلفتها العالية. الألومنيوم كهربائياأنايتم استخدام رقائق معدنية بسمك 10-20 ميكرون لسائل القطب الموصل.

1.2 الحجاب الحاجز - فيلم بوليمر ذو شكل خاص ذو بنية مسامية دقيقة تسمح لأيونات الليثيوم بالمرور بحرية، لكن الإلكترونات لا تستطيع ذلك.

1.3 القطب السالب - المادة النشطة هي الجرافيت أو الكربون مع بنية جرافيت مماثلة، ويستخدم مجمع التيار الموصل رقائق النحاس الإلكتروليتية بسمك 7-15 ميكرون.

1.4 إلكتروليت عضوي - مذيب قائم على الكربونات حيث يتم إذابة سداسي فلورو فوسفات الليثيوم، ويستخدم الإلكتروليت الشبيه بالهلام في البوليمرات.

   2. مبدأ عمل بطارية الليثيوم

فيما يلي وصف لمبدأ عملها من الأجزاء الثلاثة لعملية شحن بطارية الليثيوم، وعملية التفريغ، ولوحة حماية البطارية: 

2.1 عملية شحن بطارية الليثيوم

طريقة شحن بطارية Li-ion هي جهد محدود وتيار ثابت، ويتم التحكم في كل ذلك بواسطة شريحة IC، وطريقة الشحن النموذجية هي: أولًا اكتشف جهد البطارية المراد شحنها، إذا كان الجهد أقل من 3 فولت، يجب إجراء الشحن المسبق أولاً، تيار الشحن هو 1/10 من التيار المحدد، بعد ارتفاع الجهد إلى 3 فولت، أدخل عملية الشحن القياسية. عملية الشحن القياسية هي: شحن تيار مستمر مع التيار المحدد، وعندما يرتفع جهد البطارية إلى 4.20 فولت، يتم تغييره إلى شحن جهد ثابت، مع الحفاظ على جهد الشحن عند 4.20 فولت.

2.2 عملية تفريغ بطارية الليثيوم

عندما يتم تفريغ بطارية الليثيوم، تطلق أيونات الليثيوم الموجودة في القطب السالب إلكترونات وتنتقل إلى القطب الموجب ذي الطاقة الأقل. تهاجر أيونات الليثيوم، التي يتم نزعها من القطب السالب، إلى القطب الموجب من خلال المنحل بالكهرباء والمحلول. صغير الحجم مسام الحجاب الحاجز ومضمنة في المادة الفعالة للقطب الموجب في بنية مغلفة. وفي نفس الوقت يتم استقبال الإلكترونات, وتثبت أيونات الليثيوم وتصبح مستقرة. في حالة الإفراط في تفريغها، تتراكم أيونات الليثيوم كثيرًا في القطب الموجب، مما يزيد من المقاومة الداخلية ويسخن البطارية، مما يؤدي إلى تدهورها السريع.

2.3 لوح حماية البطارية لبطارية الليثيوم

كما يوحي الاسم، فإن لوحة حماية البطارية مخصصة بشكل أساسي للبطاريات القابلة لإعادة الشحن (راجع بشكل عامأحمر إلى بطاريات الليثيوم) لتلعب دورًا وقائيًا للوحة الدوائر المتكاملة. لتحتاج بطاريات الإيثيوم (القابلة لإعادة الشحن) إلى الحماية بهجأنحنه بطارية الليثيومق أماهالريايحدد l أنه لا يمكن الشحن الزائد، والإفراط في التفريغ، والتيار الزائد، وقصر الدائرة، والشحن والتفريغ في درجة حرارة عالية جدًا، لذلك ستكون بطاريات الليثيوم دائمًا أ لوحة الحماية والصمام الحالي.

بعد فهم الهيكل الأساسي ومبدأ عمل بطاريات الليثيوم، فإن الخطوة التالية هي الحديث عنها أسباب حريق بطارية الليثيوم وانفجار الاحتراق.

أصبحت بطاريات الليثيوم جزءًا لا غنى عنه في حياة الإنسان، و كثيرًا ما نرى بعضًا من حوادث السلامة المختلفة التي تسببها بطاريات الليثيوم، وهي أكثر إثارة للإعجاب من بطاريات الليثيوم التي يتم توليدها بذه الانفجار والنار وغيرها من الظواهر. إذن ما هو سبب انفجار حريق بطارية الليثيوم؟

تحتوي بطاريات الليثيوم على معدن نادر يسمى "الليثيوم". هذه مادة معدنية شديدة التفاعل يمكنها التفاعل مع الماء والهواء بطرق عنيفة. إذا انفجرت بطارية الليثيوم، فيجب استيفاء ثلاثة شروط:

• الحصول على درجة حرارة كافية

• يجب أن تكون هناك مواد قابلة للاشتعال (مضادات الأكسدة).ق)

• لديك الأكسجين

عندما يكون لدى بطارية الليثيوم طاقة كافية، خذ بطارية وقم بتقصير أقطابها الموجبة والسالبة. سوف تولد الكثير من الحرارة في لحظة قصر الدائرة الكهربائية، والحرارة لها علاقة كبيرة بالبنية الداخلية للبطارية. على وجه التحديد، واحدة من الأدفيز أسباب الحرائق داخل بطاريات الليثيوم أيون هي تلف الفاصل الذي يفصل بين الأقطاب الكهربائية الموجبة والسالبة. إذا فشل هذا المكون، تحدث دائرة كهربائية قصيرة عندما تتلامس الأقطاب الكهربائية الموجبة والسالبة. عندما يحدث هذا، يميل الإلكتروليت، الذي يتكون من سلسلة من المذيبات العضوية، إلى التسخين ويشتعل في النهاية.

عندما تتحرك أيونات الليثيوم بين الأقطاب الكهربائية، فإنها تخضع لترسيب كهروكيميائي، مما يؤدي إلى تكوين تشعبات الليثيوم. تشعبات الليثيوم عبارة عن هياكل صغيرة تشبه الأشجار "تنمو" على شكل نتوءات تشبه الإبرة. يمكن أن تسبب تشعبات الليثيوم ضررًا للفاصل.

بالإضافة إلى الفواصل المثقوبة والمكسورة، الهروب الحراري هو سبب رئيسي آخر لانفجارات وحرائق بطاريات الليثيوم أيون. وفي هذه الظاهرة يؤدي ارتفاع درجة الحرارة في الخارج إلى حدوث تفاعل طارد للحرارة داخل البطارية مما يؤدي إلى زيادة درجة حرارتها إضافي. هذه الدورة ذاتية التعزيز التي تؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة يمكن أن تؤدي في النهاية إلى انفجار.