Forstå eksplosjonsrisikoen ved polymer litium-ion-batterier

Basert på typen elektrolytt som brukes, er litium-ion-batterier kategorisert i flytende litium-ion-batterier (LIB) og polymer litium-ion-batterier (PLB), også kjent som plast litium-ion-batterier.

PLB-er bruker de samme anode- og katodematerialene som flytende litiumionbatterier, inkludert litiumkoboltoksid, litiummanganoksid, ternære materialer og litiumjernfosfat for katoden, og grafitt for anoden. Den primære forskjellen ligger i elektrolytten som brukes: PLB erstatter den flytende elektrolytten med en fast polymerelektrolytt, som enten kan være "tørr" eller "gelaktig". De fleste PLB-er bruker for tiden en polymergelelektrolytt.

Nå oppstår spørsmålet: eksploderer polymer litium-ion-batterier virkelig? Gitt deres lille størrelse og lette vekt, er PLB-er mye brukt i bærbare datamaskiner, smarttelefoner og annen bærbar elektronikk. Når disse enhetene ofte bæres rundt, er sikkerheten deres avgjørende. Så hvor pålitelig er sikkerheten til PLB-er, og utgjør de en eksplosjonsfare?

1. PLB-er bruker en gel-lignende elektrolytt, forskjellig fra den flytende elektrolytten i litium-ion-batterier. Denne gel-lignende elektrolytten koker ikke eller produserer store mengder gass, og eliminerer dermed muligheten for voldsomme eksplosjoner.
2. Litiumbatterier leveres vanligvis med beskyttelsestavle og anti-eksplosjonslinje for sikkerhet. Imidlertid kan deres effektivitet være begrenset i mange situasjoner.
3. PLB-er bruker fleksibel innpakning av aluminiumplast, i motsetning til metallbeholderen til flytende celler. I tilfelle sikkerhetsproblemer har de en tendens til å hovne opp i stedet for å eksplodere.
4. PVDF, som rammemateriale for PLB-er, yter utmerket.

Sikkerhetsregler for PLB-er:

• Kortslutning: Forårsaket av interne eller eksterne faktorer, ofte under lading. Dårlig binding mellom batteriplatene kan også føre til kortslutning. Selv om de fleste litium-ion-batterier kommer med beskyttende kretser og anti-eksplosjonslinjer, kan det hende at disse ikke alltid er effektive.
• Overlading: Hvis en PLB lades med for høy spenning for lenge, kan det forårsake intern overoppheting og trykkoppbygging, som fører til ekspansjon og brudd. Overlading og dyp utlading kan også irreversibelt skade batteriets kjemiske sammensetning, noe som påvirker levetiden betydelig.

Litium er svært reaktivt og kan lett ta fyr. Under lading og utlading kan den kontinuerlige oppvarmingen av batteriet og utvidelsen av produserte gasser øke det indre trykket. Hvis dekselet er skadet, kan det føre til lekkasje, brann eller til og med eksplosjon. Imidlertid er det mer sannsynlig at PLB svulmer opp enn eksploderer.

Fordeler med PLB:

1. Høy arbeidsspenning per celle.
2. Stor kapasitetstetthet.
3. Minimal selvutladning.
4. Lang levetid, over 500 sykluser.
5. Ingen minneeffekt.
6. God sikkerhetsytelse ved bruk av fleksibel innpakning av aluminiumplast.
7. Ultratynn, kan passe inn i rom på størrelse med kredittkort.
8. Lett: Ikke behov for metallhus.
9. Større kapasitet sammenlignet med tilsvarende størrelse litiumbatterier.
10. Lav indre motstand.
11. Utmerkede utladningsegenskaper.
12. Forenklet design av beskyttelsesbrett.

Ulemper med PLB:

1. Høy produksjonskostnad.
2. Behov for beskyttelseskretser.