リチウムイオン電池の爆発タイプの分析

バッテリーセルの爆発には、外部短絡、内部短絡、過充電の3種類があります。 ここでの外側とは、バッテリーパックの内部絶縁設計が不十分なために発生した短絡を含む、セルの外側を指します。

セルの外側で短絡が発生し、電子部品が回路を遮断できない場合、セルの内部で高熱が発生し、電解液の一部が蒸発してバッテリーシェルが膨張します。 電池の内部温度が135度に達すると、高品質のダイヤフラム紙が細孔を閉じ、電気化学反応を停止またはほぼ終了させ、電流を急激に低下させ、温度をゆっくりと低下させ、爆発を回避します。 しかし、細孔の閉鎖率が低すぎる場合、または細孔がまったく閉鎖されていない場合、電池の温度は上昇し続け、より多くの電解質が蒸発し、最終的に電池のシェルが壊れ、さらには電池の温度さえも壊れます材料を燃やして爆発させるために持ち上げられます。 内部短絡は主に、ダイアフラムを貫通する銅とアルミホイルのバリ、またはダイアフラムを貫通するリチウム原子の樹枝状結晶によって引き起こされます。 金属のようなこれらの小さな針は、微小短絡を引き起こします。 針は非常に細く、一定の抵抗値があるため、電流は必ずしも大きくはありません。

銅アルミホイルのバリは、製造工程で発生します。 観察可能な現象は、バッテリーの漏れが速すぎることであり、それらのほとんどは、セル工場または組立工場によって選別される可能性があります。 また、バリが小さいため、焼損してバッテリーが正常に戻る場合があります。 したがって、バリの微小短絡による爆発の可能性は高くありません。 このような記述は、各セル工場で充電直後に低電圧の不良バッテリーがしばしばあるという事実から見ることができますが、統計的に裏付けられている爆発はほとんどありません。 したがって、内部短絡による爆発は主に過充電によるものです。 過充電後、リチウム金属結晶のような針がポールピースのいたるところにあり、パンクポイントがいたるところにあり、マイクロ短絡がいたるところに発生しているためです。 そのため、バッテリーの温度が徐々に上昇し、最終的に高温になると電解質ガスが発生します。 この場合、高温により材料が燃焼して爆発する場合でも、シェルが最初に破損して空気が入り、リチウム金属で激しい酸化が発生する場合でも、爆発は終了します。

ただし、過充電による内部短絡による爆発は、充電時に必ずしも発生するわけではありません。 バッテリーの温度が材料を燃やすのに十分なほど高くなく、生成されたガスがバッテリーのシェルを壊すのに十分でない場合、消費者は充電を停止し、携帯電話をドアから取り出す可能性があります。 このとき、多数のマイクロ短絡によって発生する熱により、バッテリーの温度がゆっくりと上昇します。 しばらくすると、爆発が発生します。 消費者の一般的な説明は、携帯電話を手に取ると非常に熱くなり、捨てると爆発するというものです。

上記の爆発タイプに基づいて、過充電の防止、外部短絡の防止、およびセルの安全性の向上に焦点を当てることができます。 その中で、過充電防止や外部短絡防止は電子保護に属しており、電池システムの設計や電池の組み立てと大きな関係があります。 バッテリーセルの安全性を向上させるための鍵は、バッテリーセルの製造元と密接に関係している化学的および機械的保護です。