מצבי כישלון נפוצים של ליתיום בטיולים ב- Consumer Electronics

Lithium-ion ו סוללות ליתיום-polymer כוח כמעט כל מכשיר צרכני נייד היום, מסמארטפונים וממחשבים ועד לאוזני חשמל אלחוטיים וטאבלטים. צפיפות האנרגיה הגבוהה שלהם ויכולת להיות טעון מאות פעמים הפכו אותם הכרחיים.אך מערכות אלה יכולות להיכשל בכמה דרכים, לפעמים הבנה דרמטית כיצד ומדוע הם נכשלים עוזר להרחיב את חיי המכשיר, למנוע תאונות, לבחור מוצרים בטוחים יותר להלן, אנחנו יכולים לעשות את הסיכונים העיקריים שלהם, מה אתה יכול לעשות, לפעמים.

אובדן יכולת הוא הצורה הנפוצה ביותר וצפוי של ההידרדרות בסוללה.כל מחזור טעינה גורם לשינויים כימיים בלתי הפיכים.התביעה המוצקה-אלקטרוניקה (SEI) גדלה, צריכת ליתיום פעיל.אלקטרוליטנט פותרים את הכימיקלים הבלתי ניתנים להחלפה, וחומרים קטואדה מאבדים שלמות מבנית.

2.עיגולים קצרים פנימיים ו- Dendrite Formation

מכנסיים פנימיים מתרחשים כאשר אלקטרודות החיוביות והשליליות נוגעות ישירות בתוך התא.ייצור פגמים - כגון זיהום חלקיקים מתכתי או איכות סיבור גרועה - יכול לגרום מכנסיים קצרים מוקדם. יותר הם dendrites: מיקרוסקופיים, דמוי עץ של ליתיום מתכתי שגדל במהלך טעינה מהירה או overcharging. Dendrites יכול למקם את ייצור פולימרופטריק דק, יצירת נתיב נמוך כדי לזכור תהליכים פנימיים מספיק.

3.הרומאל בורח

המפלט הרציני הוא מצב הכישלון המסוכן ביותר.זה מתחיל כאשר דור חום פנימי עולה על היכולת של הסוללה לנתק את החום.הטמפרטורה עולה, מאיץ תגובות אקסותרמיות בתוך התא. אלקטרוליטה משחררת גזים דלים אלקטרוליטה, ואת ה-Silparator נכשל מתכווץ או מתמוסס, גורם לקיצורים פנימיים נוספים.

4.וולפלקס דיכאון ו-"Soft" מכנסיים קצרים

לא כל הקצרים הם קטסטרופליים. A "רכה" קצר עלול לגרום להפחתה קלה אלקטרודה או זיהום קטן, מה שגורם לקצב טעינה עצמית גבוה מהרגיל.הסוללה עדיין עובדת, אך תציג ירידה מהירה של מתח כאשר idle.עם הזמן זה יכול להוביל לחוסר איזון תאים בחפיסות תאים מרובות, צמצום יכולת מדידה מוקדמת וגורם לסגירה מוקדמת הם קשים לזיהוי מעגל זהיר ללא מעקב קפדני.

5.GalGal Generation and Swelling

סוללות ליתיום-פומרי לעתים קרובות swell כאשר גזים פנימיים מיוצרים על ידי אלקטרוליטטה decomposition או לחות ingress.תא הושע מתרחב, דוחף נגד הדיור של המכשיר. בעוד נפיחות לא תמיד אומר כישלון קרוב, זה מצביע על בניית לחץ ואובדן אפשרי של סוללות אלקטרוליטן. Swollen סוללות יכול לקרוע כוויות כימיות או אש אם זה מצב נפוץ במיוחד בעידן המחשב נייד נחשף לחץ פיזי.

הסיבות לכישלון

ייצור Defects

אפילו במפעלים מבוקרים היטב, חלקיקים מיקרוסקופיים של מתכת או אבק יכולים לסווג תאים.חלקיקים אלה עשויים להימשך לאלקטרודות במהלך ההרכבה ובסופו של דבר לגרום לקיצורים. אלקטרודה ירודה ציפוי אחידות, ייבוש לקוי, ודבקות סלפורית חלשה הם פגמים אפשריים אחרים.זכרות בקנה מידה גדול - כגון אירועי Galaxy Note7 2016 - היו בסופו של דבר במעקב לתהליכי ייצור המאפשרים אלקטרודות לאלקטרודות קצרות.

over-Descharing and Over-Descharing

סוללות ליתיום יש לשמור בתוך חלון מתח קפדני, בדרך כלל 2.5-4.2 V לתאי. Exceing את הגבול העליון (מעלה) רצועות ליתיום מן קטוודה ולוחות אותו על ה aode, להרכיב dendrites. Over-discharing מתחת למתח לחתוך יכול לפזר את האספנות הנוכחית, יצירת חרוטאות נחושת כי מעגלים הגנה תאים קצרים (מערכות , הן למנוע ממתחים) או Bpasss תוכנן על ידי cpassconconcons.

מתח ים

חום מאיץ כל תגובה של ההידרדרות בתוך סוללה.הפעלה ב 45 מעלות צלזיוס מקצרת את החיים בערך במחצית בהשוואה לטמפרטורות קיצוניות 25 מעלות צלזיוס - מעל 60 מעלות צלזיוס - עלולה לגרום ל-Sparator להתכווץ או להתמוסס, המוביל ישירות לקצרים פנימיים.טמפרטורות קרות להאט תגובות כימיות אבל להגביר את ההתנגדות הפנימית, מה שהופך את הטעינה מהירה יותר כדי לגרום ליתיום בשפע.

התעללות פיזית

הסרת מכשיר יכול לחדד את השכבות הפנימיות של התא או לשנות את השכבות הפנימיות.למצום סוללה (למשל, עם מחט או אובייקט חד) כמעט תמיד גורם לתנודה אלימה.אפילו רטט חוזר יכול לעייפות הקשרים הפנימיים לאורך זמן.משתמשים לעולם לא צריכים לנסות לפתוח, לדחוס, או לשנות ערכת סוללות.

גיל ולוח השנה חיים

כל סוללות ליתיום משתבשות גם כאשר מאוחסנים רמות מטען לא משומשות (100 אחוזים המדינה של מטען) וטמפרטורות גבוהות להאיץ את גיל לוח השנה. מחיקת סוללה ב -40% מטען ו -15 מעלות צלזיוס הפסד במשך חודשים רבים.זו הסיבה שיצרנים מגנים מכשירים חדשים ב 50 עד 60 אחוזים תשלום - זה משמר את הסוללה במהלך האחסון.

מכניזם בטיחותי נבנה לתוך סוללות מודרניות

מערכת ניהול סוללות (BMS)

BMS הוא המוח של ערכת סוללות.זה לפקח על מתח תאים, נוכחי וטמפרטורה.זה חותך טעינה כאשר כל תא מגיע למתח המקסימלי, מאזן תאים כדי לשמור אותם שווים, ומנתק את החבילה אם הטמפרטורה עולה על סף בטוח.

טמפרטורה חיובית (PTC) התקן

PTC הוא פתיחת ריצוף לאפסת אשר מגבירה את ההתנגדות בחדות כאשר הזרם עולה על גבול.זה מגן מפני מכנסיים חיצוניים - למשל, אם נמל הטעינה של המכשיר הוא קצר על ידי אובייקט זר. ברגע שהאשם הוסרה ואת מגניבי PTC, זה מחדש את הפעולה הרגילה.

התקן ה-CID הנוכחי (CID)

תאים ציילינדרים רבים מכילים CID כי לנתק באופן קבוע את הקשר הפנימי של התא אם לחץ הגז בונה לרמה מסוכנת.זה מספק הגנה קו אחרון נגד בריחה לפני פתיחת הבטיחות.

עקבו אחרי Burst Disccc

אם הלחץ הפנימי הופך קיצוני (מדור הגז), אזור הבקיע או או vent נפתח לשחרר גזים בכיוון מבוקר.זה מונע מהתא להתנפח.בתאים נצמדים החותם עשוי להיפתח בנקודה חלשה.

מידות מונעות ופרקטיקה הטובה ביותר

משתמשים יכולים להפחית באופן משמעותי את הסיכון לכשל סוללות על ידי ביצוע הנחיות אלה:

  • (FLT:0) הוסמךים וכבלים.IRLT:1) לאחר שמוצרים בשוק עשויים לא לכבד את פרופיל הטעינה הנכון או אולי חסר אישורי בטיחות נאותים.
  • (ב) אין להשאיר מכשירים באור שמש ישיר, במכונית חמה או ליד מקורות חום, להימנע מטעינה בתנאי הקפאת - אם המכשיר קר, הבה נחממת אותו קודם.
  • (FLT:0) אל תטען יתר.FLT:1 מכשירים מודרניים להפסיק לטעון ב -100%, אבל שמירה על אותם מחוברים במשך שבועות יכול להדגיש את הסוללה. Unpello פעם טעון במלואו, לשקול הפעלת תכונות של סוללת-אופטימיזציה להגביל את המטען ל 80 אחוזים לשימוש יומיומי.
  • (FLT:0)Replace נפוח או סוללות ההזדקנות במהירות.BuildFLT:1; אם אתה מבחין המכשיר כיפוף צנרת, דלת הסוללה לא סוגרת פלוש, או זמני ריצה קצרים באופן יוצא דופן, יש הסוללה מוחלפת על ידי טכנאי מוסמך.אל תנסה לרוקן או להיפטר סוללה נפוחה בפח האשפה רגילה.
  • סוללות FLT:0 Store כראוי.FLT 1 עבור מכשירים שאתה לא משתמש לעתים קרובות (למשל, מחשב נייד גיבוי), לאחסן עם הסוללה בסביבות 40 - 60 אחוזים מטען במקום קריר, יבש.
  • (ב) אם מכשיר ירד קשה, חפש שיניים או bulges.
  • (FLT:0) בעקבות הנחיות היצרן.FLT:1 השתמש רק סוללות חלופיות המפורטות במכשיר שלך.

מסקנה: The Path Forward

טכנולוגיית ליתיום-יון ממשיכה להתפתח. כימאים חדשים כמו ליתיום-ברזל-ברזל (LFP) הם בטוחים יותר ופחות נוטים סוללות מפלט תרמיות. Solid-state - עדיין בפיתוח - להחליף אלקטרוליט נוזלי עם מפריד מוצק, אשר כמעט מבטל היווצרות דהנדט ומשפר את הבטיחות.

לקריאה נוספת על בטיחות הסוללה וניתוח כישלונות, ראה את המאמר של אוניברסיטת טט:0Battery על דאגות בטיחות Li-ion ion 1FLT:2, ראה דוח Spectrum על סוללות ליתיום-יון אשליאוב FLT 3: ומדריך FLT:4UL לבדיקת בטיחות סוללות:5 הבנת משאבים אלה יכול לעזור לצרכנים ולעצב את הסיכונים שתוארו לעיל.