Розуміння ризику вибуху полімерних літій-іонних батарей

Залежно від типу використовуваного електроліту літій-іонні батареї поділяються на рідкі літій-іонні батареї (LIB) і полімерні літій-іонні батареї (PLB), також відомі як пластикові літій-іонні батареї.

У PLB використовуються ті самі матеріали анода та катода, що й у рідких літій-іонних батареях, включаючи літій-оксид кобальту, літій-оксид марганцю, потрійні матеріали та фосфат літію-заліза для катода та графіт для анода. Основна відмінність полягає у використовуваному електроліті: PLB замінюють рідкий електроліт на твердий полімерний електроліт, який може бути або «сухим», або «гелеподібним». Більшість PLB в даний час використовують електроліт з полімерного гелю.

Тепер виникає питання: чи справді полімерні літій-іонні акумулятори вибухають? З огляду на невеликий розмір і малу вагу, PLB широко використовуються в ноутбуках, смартфонах та іншій портативній електроніці. Оскільки ці пристрої часто носять із собою, їхня безпека є найважливішою. Отже, наскільки надійна безпека PLB і чи становлять вони ризик вибуху?

1. У PLB використовується гелеподібний електроліт, який відрізняється від рідкого електроліту в літій-іонних батареях. Цей гелеподібний електроліт не кипить і не виділяє великої кількості газу, що виключає можливість сильних вибухів.
2. Для безпеки літієві батареї зазвичай мають захисну плату та противибухову лінію. Однак у багатьох ситуаціях їх ефективність може бути обмеженою.
3. У PLB використовується алюмінієва пластикова гнучка упаковка, на відміну від металевої оболонки рідинних елементів. У разі проблем з безпекою вони, як правило, здуваються, а не вибухають.
4. ПВДФ, як каркасний матеріал для PLB, працює чудово.

Заходи безпеки для PLB:

• Коротке замикання: викликане внутрішніми або зовнішніми факторами, часто під час заряджання. Погане з’єднання між пластинами акумулятора також може призвести до короткого замикання. Незважаючи на те, що більшість літій-іонних батарей мають захисні схеми та противибухові лінії, вони не завжди можуть бути ефективними.
• Перезарядка: якщо PLB надто довго заряджається занадто високою напругою, це може спричинити внутрішній перегрів і підвищення тиску, що призведе до розширення та розриву. Перезаряд і глибокий розряд також можуть незворотно пошкодити хімічний склад батареї, значно вплинувши на її термін служби.

Літій має високу реакційну здатність і може легко загорітися. Під час заряджання та розряджання безперервне нагрівання батареї та розширення газів, що утворюються, можуть збільшити внутрішній тиск. Якщо корпус пошкоджено, це може призвести до витоку, пожежі або навіть вибуху. Однак PLB швидше здуваються, ніж вибухають.

Переваги ПЛБ:

1. Висока робоча напруга на комірку.
2. Велика щільність ємності.
3. Мінімальний саморозряд.
4. Тривалий термін служби, понад 500 циклів.
5. Немає ефекту пам’яті.
6. Хороші показники безпеки, використовуючи гнучку алюмінієву пластикову упаковку.
7. Ультратонкий, може поміститися в місця розміром з кредитну картку.
8. Легкість: металевий корпус не потрібен.
9. Більша ємність порівняно з літієвими батареями еквівалентного розміру.
10. Низький внутрішній опір.
11. Відмінні характеристики розряду.
12. Спрощена конструкція захисної плати.

Недоліки ПЛБ:

1. Висока собівартість продукції.
2. Необхідність захисної схеми.