Die interne Struktur einer Lithiumbatterie und das Prinzip von Feuer, Verbrennung und Explosion272

Mit der Entwicklung der Batterietechnologie Lithiumbatterien sind in alle Aspekte der Arbeit und des Lebens eingestiegen. Lithiumbatterien gibt es überall, zVon Mobiltelefonbatterien bis hin zu Batteriemodulen von New-Energy-Fahrzeugen. Aber wir hören auch oft Beschwerden über den Akkuverbrauch um uns herum, etwa, dass er nicht langlebig ist und sich schnell entlädt. Willst du es wissen Ein LiThium batteLuchs Grundstruktur und Funktionsprinzip? Verwenden Sie Lithiumbatterien richtig? Lassen Sie uns über den inneren Aufbau von Lithiumbatterien und das Prinzip von Feuer, Verbrennung und Explosion sprechen.

   1. Aufbau einer Lithiumbatterie

Eine Lithiumbatterie ist eine wiederaufladbare Batterie THbei Im Allgemeinen wird als Elektrode ein Material verwendet, das das Element Lithium enthält. Es Die Funktion beruht hauptsächlich auf der Bewegung von Lithiumionen zwischen der positiven und der negativen Elektrode. Lithiumbatterien sind positive und negative Elektroden, DiaphragmaSund Elektrolyte.

1.1  Positive Elektrode – das aktive Material ist im Allgemeinen Lithiummanganat oder Lithiumkobaltoxid, Nickelkobalt-Lithiummanganat-Material, und reines Lithiummanganat und Lithiumeisenphosphat verblassen aufgrund ihrer Größe, schlechten Leistung oder hohen Kosten allmählich. Elektrolytisches AluminiumichFür die leitfähige Elektrodenflüssigkeit wird eine 10–20 Mikrometer dicke Folie verwendet.

1.2 Membran – ein speziell geformter Polymerfilm mit mikroporöser Struktur, der Lithiumionen ungehindert passieren lässt, Elektronen jedoch nicht.

1.3 Negative Elektrode – das aktive Material ist Graphit oder Kohlenstoff mit einer ähnlichen Graphitstruktur, und der leitfähige Stromkollektor verwendet eine elektrolytische Kupferfolie mit einer Dicke von 7–15 Mikrometern.

1.4 Organischer Elektrolyt – Lösungsmittel auf Carbonatbasis, in dem Lithiumhexafluorphosphat gelöst ist und der gelartige Elektrolyt für Polymere verwendet wird.

   2. Funktionsprinzip der Lithiumbatterie

Im Folgenden wird das Funktionsprinzip aus den drei Teilen Lithiumbatterie-Ladevorgang, Entladevorgang und Batterieschutzplatine beschrieben: 

2.1 Ladevorgang des Lithium-Akkus

Die Lademethode des Li-Ionen-Akkus ist eine begrenzte Spannung und ein konstanter Strom, die alle von einem IC-Chip gesteuert werden. Die typische Lademethode ist: Ermitteln Sie zuerst die Spannung des zu ladenden Akkus. Wenn die Spannung niedriger als 3 V ist, sollte zuerst eine Vorladung durchgeführt werden. Der Ladestrom beträgt 1/10 des eingestellten Stroms. Nachdem die Spannung auf 3 V angestiegen ist, wird der Standardladevorgang gestartet. Der Standardladevorgang ist: Konstantstromladen mit dem eingestellten Strom, und wenn die Batteriespannung auf 4,20 V ansteigt, wird auf Konstantspannungsladen umgestellt, wobei die Ladespannung bei 4,20 V bleibt.

2.2 Entladevorgang der Lithiumbatterie

Wenn eine Lithiumbatterie entladen wird, geben die Lithiumionen in der negativen Elektrode Elektronen ab und wandern zur positiven Elektrode mit niedrigerer Energie. Die Lithiumionen, die von der negativen Elektrode gelöst werden, wandern durch den Elektrolyten zur positiven Elektrode winzig Poren des Diaphragmas und sind in einer laminierten Struktur in das Aktivmaterial der positiven Elektrode eingebettet. Gleichzeitig werden die Elektronen aufgenommen, und die Lithiumionen werden fixiert und stabil. Bei Tiefentladung reichern sich zu viele Lithiumionen in der positiven Elektrode an, was den Innenwiderstand erhöht und die Batterie erhitzt, was zu einer schnellen Verschlechterung führt.

2.3 Batterieschutzplatine der Lithiumbatterie

Wie der Name schon sagt, ist die Batterieschutzplatine hauptsächlich für wiederaufladbare Batterien gedacht (im Allgemeinen siehe).Rot B. Lithium-Batterien), um eine Schutzfunktion für die integrierte Leiterplatte zu übernehmen. LLithiumbatterien (wiederaufladbar) müssen geschützt werden BeCAunse die Lithiumbatterie'S maDieriaIch bestimme, dass es nicht zu Überladung, Tiefentladung, Überstrom, Kurzschluss und Laden und Entladen bei extrem hohen Temperaturen kommen kann, sodass dies bei Lithiumbatterien immer der Fall sein wird A Schutzplatine und einer Stromsicherung.

Nachdem Sie den Grundaufbau und das Funktionsprinzip von Lithiumbatterien verstanden haben, besteht der nächste Schritt darin, darüber zu sprechen die Ursachen für Brände und Verbrennungsexplosionen bei Lithiumbatterien.

Lithiumbatterien sind zu einem unverzichtbaren Bestandteil des Menschen geworden, Und Wir sehen oft einige der verschiedenen Sicherheitsunfälle, die durch Lithiumbatterien verursacht werden. Die beeindruckendsten sind die von Lithiumbatterien verursachten byExplosion, Feuer und andere Phänomene. Was ist also die Ursache für die brennende Explosion der Lithiumbatterie?

Lithiumbatterien enthalten ein seltenes Metall namens „Lithium“. Dies ist eine sehr reaktive metallische Substanz, die mit Wasser und Luft auf teilweise heftige Weise reagieren kann. Soll eine Lithiumbatterie explodieren, müssen drei Bedingungen erfüllt sein:

• Sorgen Sie für ausreichend Temperatur

• Es müssen brennbare Stoffe (Antioxidantien) vorhanden seinS)

• Habe Sauerstoff

Wenn die Lithiumbatterie genügend Leistung hat, nehmen Sie eine Batterie und schließen Sie deren Plus- und Minuspole kurz. Im Moment des Kurzschlusses wird viel Wärme erzeugt, und die Wärme hat viel mit der inneren Struktur der Batterie zu tun. Konkret einer der DieADInG Ursachen für Brände in Lithium-Ionen-Batterien sind Schäden am Separator, der die positive und negative Elektrode trennt. Fällt dieses Bauteil aus, kommt es beim Kontakt von positiver und negativer Elektrode zu einem Kurzschluss. In diesem Fall neigt der Elektrolyt, der aus einer Reihe organischer Lösungsmittel besteht, dazu, sich zu erhitzen und schließlich Feuer zu fangen.

Wenn sich Lithiumionen zwischen den Elektroden bewegen, werden sie elektrochemisch abgeschieden, wodurch Lithiumdendriten entstehen. Lithiumdendriten sind winzige baumartige Strukturen, die in Form nadelartiger Vorsprünge „wachsen“. Lithiumdendriten können Perforationsschäden am Separator verursachen.

Zusätzlich zu durchstochenen und kaputten Separatoren, Thermal Runaway ist eine weitere Hauptursache für Explosionen und Brände von Lithium-Ionen-Batterien. Bei diesem Phänomen führt die hohe Außentemperatur zu einer exothermen Reaktion im Inneren der Batterie, die deren Temperatur erhöht weiter. Dieser sich selbst verstärkende Kreislauf, der zu einer Überhitzung führt, könnte schließlich zu einer Explosion führen.