Lithium-ionbatterijen worden op grote schaal gepromoot vanwege hun hoge levensduur en capaciteit. Bij langdurig gebruik kunnen sommige lithium-ionbatterijen echter gaan zwellen vanwege de volgende redenen:
Uitbreiding veroorzaakt door overladen Overladen leidt ertoe dat alle lithiumatomen in het positieve elektrodemateriaal naar het negatieve elektrodemateriaal bewegen. Dit resulteert in vervorming en ineenstorting van de oorspronkelijk volledige roosters in de positieve elektrode, een belangrijke factor die bijdraagt aan de afname van de batterijcapaciteit. Tijdens dit proces hoopt zich een toenemende hoeveelheid lithiumionen op in de negatieve elektrode, wat leidt tot de overaccumulatie van lithiumatomen die uitgroeien tot boomstronkachtige kristallen, waardoor de batterij opzwelt.
Uitzetting veroorzaakt door overmatige ontlading De Solid Electrolyte Interface (SEI)-film heeft een beschermende functie voor het negatieve elektrodemateriaal, voorkomt dat de materiaalstructuur instort en verlengt de levensduur van het elektrodemateriaal. De SEI-film ondergaat omkeerbare veranderingen tijdens het laden en ontladen, waarbij sommige organische verbindingen omkeerbare transformaties ondergaan. Overmatig ontladen van de batterij leidt tot omkeerbare vernietiging van de SEI-film, en nadat de SEI die het negatieve elektrodemateriaal beschermt, is beschadigd, stort het negatieve elektrodemateriaal in, wat resulteert in de uitzetting van lithium-ionbatterijen.
Problemen met productie- en productieprocessen Vanwege de diversiteit van fabrikanten geven sommigen misschien prioriteit aan kostenbesparende maatregelen, wat leidt tot ongunstige productieomgevingen en het gebruik van verouderde apparatuur. Dit kan resulteren in een ongelijkmatige coating van de batterij en het binnendringen van stofdeeltjes in de elektrolyt. Deze factoren kunnen bijdragen aan het opzwellen van lithium-ionbatterijen tijdens gebruik door de gebruiker, wat mogelijk grotere risico's met zich meebrengt.
Waarom zijn lithiumbatterijen beter?
Lithiumbatterijen zijn om verschillende redenen alom geliefd geworden sinds de ontwikkeling van de eerste batterij, de voltaïsche stapel. In de loop van de tijd zijn er verbeteringen geweest die hebben geleid tot het populaire gebruik van wegwerpbare koolstof-zinkbatterijen, oplaadbare nikkel-metaalhydride (NiMH), nikkel-cadmium (NiCd) en loodzuurbatterijen. In 1992 introduceerde Sony met succes de lithium-ionbatterij, en de voordelen ervan hebben een aanzienlijke invloed gehad op veel aspecten van het moderne leven.
Hogere energiedichtheid: Lithiumbatterijen hebben een hogere energiedichtheid, ongeveer 2,5 keer die van nikkel-cadmiumbatterijen en ongeveer 6-7 keer die van loodzuurbatterijen. Dit betekent dat lithiumbatterijen dezelfde capaciteit kunnen bieden in een kleiner en lichter pakket.
Hoge bedrijfsspanning: Lithiumbatterijen hebben een hogere nominale spanning vergeleken met batterijen zoals nikkel-cadmium of nikkel-metaalhydride, waardoor ze veelzijdiger zijn in verschillende toepassingen.
Milieuvriendelijk en niet-vervuilend: Lithiumbatterijen bevatten geen schadelijke metalen zoals cadmium, lood of kwik, waardoor ze milieuvriendelijk en minder vervuilend zijn.
Lange levensduur: Lithiumbatterijen kunnen een groot aantal laad- en ontlaadcycli doorstaan, met cyclustellingen variërend van 800 tot 2000. Dit overtreft aanzienlijk loodzuurbatterijen (ongeveer 300 cycli) en nikkel-metaalhydridebatterijen (ongeveer 500 cycli), wat resulteert in een langere levensduur. totale levensduur.
Lage zelfontlading: Lithium-ionbatterijen vertonen een zeer lage zelfontlading. De zelfontladingssnelheid meet het spontane verlies van opgeslagen lading wanneer de batterij zich in een open circuit bevindt. Lithium-ionbatterijen, zoals lithium-ijzerfosfaatbatterijen, hebben doorgaans een zelfontlading van ongeveer 2% per maand bij kamertemperatuur, wat veel lager is dan de zelfontlading van 25% van nikkel-metaalhydridebatterijen.
Sterk aanpassingsvermogen aan extreme temperaturen: Lithiumbatterijen kunnen werken in een breed temperatuurbereik, van -20°C tot 60°C. Sommige lithiumbatterijen zijn ontworpen voor specifieke omgevingen met variërende temperatuurvereisten, en bepaalde typen kunnen zelfs functioneren in omgevingen met temperaturen boven de 100 graden Celsius.
waarom gaan lithiumbatterijen langer mee?
Over het algemeen gebruiken we cyclustellingen om de levensduur van lithium-ionbatterijen aan te geven. Hoewel het aantal cycli varieert tussen de verschillende lithium-ionbatterijen, kan hun levensduur doorgaans ongeveer 5-6 jaar bedragen, en bij correct gebruik kan deze zelfs nog verder worden verlengd. Dit is aanzienlijk langer vergeleken met de levensduur van loodzuuraccu’s, die ongeveer 1,5 jaar bedraagt. Lithium-ionbatterijen kunnen een groot aantal laad- en ontlaadcycli doorstaan, met een cyclustelling van 800 tot 2000 cycli. Ter vergelijking: loodzuurbatterijen hebben ongeveer 300 cycli, en nikkel-metaalhydridebatterijen ongeveer 500 cycli. Dit hogere aantal cycli draagt bij aan de langere totale levensduur van lithium-ionbatterijen.
welke lithiumbatterijen zijn niet toegestaan in vliegtuigen?
Wat dit onderwerp betreft, is het noodzakelijk onderscheid te maken tussen lithiumbatterijen die niet mogen worden vervoerd en batterijen die niet mogen worden vervoerd.
Beperkt vervoer van lithiumbatterijen: Met toestemming van de luchtvaartmaatschappij mogen elektronische apparaten met lithiumbatterijen met een capaciteit van meer dan 100 Wh maar niet meer dan 160 Wh aan boord worden vervoerd. Elke passagier mag maximaal twee van dergelijke reservebatterijen meenemen en deze mogen niet worden ingecheckt. Apparaten die lithiumbatterijen van meer dan 100 Wh kunnen bevatten, zijn onder meer media-apparatuur, audiovisuele productieapparatuur, rekwisieten, medische apparatuur, elektrisch speelgoed, elektrisch gereedschap, gereedschapskisten, enz. .
Verboden vervoer van lithiumbatterijen: Het meenemen of inchecken van grote lithiumbatterijen of elektronische apparaten met een capaciteit van meer dan 160 Wh is ten strengste verboden.
Om te bepalen of de lithiumbatterijen die u meeneemt aan boord mogen, kunt u doorgaans de markering op de batterijen controleren. Als de nominale energie in wattuur (Wh) niet rechtstreeks op de lithiumbatterij staat vermeld, kunt u deze op de volgende manieren berekenen:
Als de nominale spanning (V) en de nominale capaciteit (Ah) bekend zijn: Bereken de nominale wattuur met behulp van de formule: Wh = V x Ah. Nominale spanning en nominale capaciteit staan meestal op de batterij aangegeven.
Als de batterij alleen is gemarkeerd met milliampère-uren (mAh): Deel de gemarkeerde waarde door 1000 om ampère-uren (Ah) te verkrijgen. Als een lithiumbatterij bijvoorbeeld is gemarkeerd met een nominale spanning van 3,7 V en een nominale capaciteit van 760 mAh, zou het nominale wattuur zijn: 760 mAh / 1000 = 0,76 Ah; 3,7 V x 0,76 Ah = 2,9 Wh.
wanneer vatten lithiumbatterijen vlam?
De fundamentele oorzaak van de ontsteking van lithium-ionbatterijen is het abnormaal vasthouden van warmte in de batterij, wat leidt tot ontsteking nadat het ontstekingspunt van interne en externe brandbare stoffen is bereikt. De specifieke redenen voor dit voorval zijn onder meer:
Interne kortsluiting: Misbruik van de batterij, zoals overladen en ontladen, wat leidt tot dendrietvorming, onzuiverheden of stof tijdens de productie van de batterij, kan de scheider beschadigen en doorboren, waardoor microkortsluitingen ontstaan. Het vrijkomen van elektrische energie resulteert in een temperatuurstijging, en de chemische reacties van het materiaal als gevolg van de temperatuurstijging breiden het kortsluitpad verder uit, waardoor een grotere kortsluitstroom ontstaat. Deze cumulatieve en elkaar versterkende vernietiging leidt tot thermische op hol geslagen. Interne kortsluitingen in lithium-ionbatterijen kunnen ervoor zorgen dat er een grote stroom door het kortsluitpunt vloeit, waardoor een aanzienlijke hoeveelheid warmte ontstaat, waardoor explosies of brand kunnen ontstaan.
Externe kortsluiting: Langdurige externe kortsluiting verbrandt over het algemeen zwakke punten in het circuit en leidt zelden tot thermische overstromingsgebeurtenissen in de batterij.
Externe hoge temperatuur: Vanwege de kenmerken van de structuur van de lithium-ionbatterij genereren verschillende reacties een aanzienlijke hoeveelheid warmte. Het smelten van de afscheider veroorzaakt interne kortsluitingen en het vrijkomen van elektrische energie verhoogt de productie van warmte. Dit cumulatieve en elkaar versterkende destructieve effect resulteert in het uitstoten van elektrolyt en verbranding. Als lithium-ionbatterijen gedurende langere tijd aan hoge temperaturen worden blootgesteld, verdampt het oplosmiddel in de elektrolyt sneller, zet het elektrodemateriaal uit, neemt de interne weerstand toe en neemt de batterijcapaciteit geleidelijk af. Wanneer de temperatuur een bepaald niveau bereikt, kan dit lekkage en kortsluiting veroorzaken, wat kan leiden tot explosies of brand.
Mechanische trillingen of schade: Als lithium-ionbatterijen sterke mechanische trillingen of schade ondervinden tijdens transport, gebruik of onderhoud, kan dit de scheider of het elektrolyt van de batterij beschadigen, waardoor direct contact ontstaat tussen metallisch lithium en elektrolyt. Dit contact veroorzaakt een exotherme reactie, die uiteindelijk tot explosies of brand kan leiden.
Er zijn verschillende redenen voor het ontploffen en ontbranden van lithium-ionbatterijen. Het is van cruciaal belang om batterijen veilig te gebruiken en te onderhouden, effectief batterijbeheer toe te passen en waakzaam te zijn bij het identificeren van batterijfabrikanten om het gebruik van ondermaatse producten te voorkomen.