소비자 전자의 리튬 배터리의 일반적인 실패 모드

리튬 이온과 리튬 폴리머 배터리 전원은 오늘날 거의 모든 휴대용 소비자 장치, 스마트 폰과 노트북에서 무선 이어버드와 태블릿에 이르기까지. 그들의 높은 에너지 밀도와 수백 번의 충전 능력은 번의 번개가 불가피하게 만들었습니다. 이 같은 시스템은 여러 가지 방법으로 실패 할 수 있습니다, 때로는 극적으로. 그들은 사용자가 장치 수명을 연장하는 방법을 이해, 사고를 방지하고, 더 안전한 제품을 선택합니다. 아래 우리는 기본 실패 모드를 탐구, 그들의 뿌리 원인, 그리고 당신은 위험을 감수 할 수 있습니다.

1. 수용량 정면과 나이 릴을 꿴 Degradation

배터리의 수명은 일반적으로 일반적으로 사용되며, 배터리의 수명이 크게 향상됩니다. 모든 충전 ‐ 방전 사이클은 비대칭 화학적 변화를 유발합니다. 고체 ‐ 전자식 간 단계 (SEI) 층은 활성 리튬을 소비합니다. 전해질 용 매 decompose 및 cathode 재료는 구조적 무결성을 잃습니다. 이러한 효과는 배터리가 저장 될 수 있습니다. 사용자는 300 ~ 500 전체 사이클 후에 종종 충전 시간 동안 짧은 시간 동안 배터리를 사용하므로 배터리 수명이 크게 향상됩니다. 배터리 수명이 크게 향상되면 배터리 수명이 크게 향상됩니다.

2. 내부 단락 및 단청 형성

이 제품은 정상적인 온도에 의해, 정상적인 온도에 있는 온도에 있는 온도에 있는 온도에 있는 온도에 있는 온도에 있는 온도에 있는 온도에 있는 온도에 있는 온도에 있는 온도에 있는 온도에 있는 온도에 있는 온도에 있는 온도에 있는 온도에 있는 온도에 있는 온도에 있는 온도에 있는 온도에 있는 온도에 있는 온도에 있는 온도에 있는 온도에 있는 온도에 있는 온도에 있는 온도에 있는 온도에 있는 온도에 온도에 있는 온도에 있는 온도에 있는 온도에 온도에 있는 온도에 있는 온도에 있는 온도에 있는 온도에 온도에 있는 온도에 온도에 있는 온도에 온도에 있는 온도에 온도에 있는 온도에 있는 온도에 온도에 있는 온도에 온도에 온도에 있는 온도에 온도에 온도에 온도에 온도에 온도에 온도에 온도에 온도에 온도에 온도에 온도에 온도에 온도에 온도에 온도에 온도에 온도에 온도에 온도에 온도에 온도에 온도에 온도에 온도에 온도에 있는 온도에 온도에 온도에 온도에 온도에 온도에 온도에 온도에 온도에 온도에 온도에 온도에 온도에 온도에 온도에 온도에 온도에 온도에 온도에 온도에 온도에 온도에 온도에 온도에 온도

3. 열 런웨이

열 런웨이는 가장 위험한 고장 모드입니다. 내부 열 발생이 열을 분산시키는 배터리의 능력을 초과 할 때 시작합니다. 온도 상승, 셀 내부의 외래 반응 가속. 전해질 분해 방출 가연성 가스 및 분리기 수축 또는 녹, 더 내부 단락을 일으키는. 이 캐스케이드는 화재, 폭발 및 독성 증기의 배출에 이어질 수 있습니다. 과잉은 일반 방아쇠입니다. (고기, 열 런웨이는 전기 장치가 완전히 차단되지 않고, 열 런웨이는 전기 장치가 열을 방지하는 데 도움이되지 않습니다. (이)

4. 전압 감압 및 “Soft” 반바지

모든 단락은 투과성입니다. “소프트” 짧은는 약간 전극 미분 또는 미성년자 오염에서, 정상적인 자체 방전 비율 보다는 더 높은 원인이 될지도 모릅니다. 건전지는 아직도 일지도 모르지만 idle 때 급속한 전압 강하를 보여줄 것입니다. 시간이 지남에 따라 다 세포 팩에 있는 세포 불균형에, 쓸모 있는 수용량을 감소시키고 조기 폐쇄를 일으키는 원인이 될 수 있습니다. 연약한 단락은 주의깊은 감시 회로 없이 검출하기 위하여 어렵습니다.

5. 가스 발생과 팽윤

리튬 폴리머 배터리는 종종 내부 가스가 전기 분해 또는 습기 진입로에 의해 생산 될 때 붓다. 파우치 셀은 장치 하우징에 대한 밀어, 확장합니다. 붓기는 항상 임박한 실패를 의미하지 않지만, 그것은 전해질의 압력 구축 및 가능한 손실을 나타냅니다. 늑골 배터리는 찢어지고 화학 화상 또는 불을 일으키는 원인이 될 수 있습니다. 이 모드는 특히 열 또는 물리적 스트레스에 노출 된 노트북 및 전화 배터리의 나이에 일반적입니다.

실패의 뿌리 원인

제조 결함

또한 제어 공장, 금속 또는 먼지의 현미경 입자는 세포를 오염시킬 수 있습니다. 이러한 입자는 조립 중에 전극에 끌 수 있으며 결국 짧은 원인이 될 수 있습니다. Poor 전극 코팅 균일성, inadequate 건조 및 약한 분리기 접착은 다른 잠재적 인 결함입니다. 2016 삼성 갤럭시 노트 갤럭시 노트 갤럭시 노트 갤럭시 노트와 같은 대규모 리콜 - 궁극적으로 탭에서 짧은 전극을 제조하는 프로세스 결함을 추적했다.

과도한 과도한 과도한 과잉

리튬 배터리는 일반적으로 2.5-4.2 V 셀 당 엄격한 전압 창 내에서 유지되어야 합니다. 갑상선 (오버 출력) 스트립 리튬을 cathode에서 제외 하 고 dendrites 형성 양극에 플레이트. 컷오프 전압 아래 방전은 구리 전류 수집기를 녹일 수 있습니다, 스크램핑을 짧은 세포. 보호 회로 (배터리 관리 시스템, BMS)는 두 조건을 방지 하기 위해 설계 되었습니다, 하지만 구성 요소 실패 또는 버그로 그들을 우회할 수 있습니다.

열 응력

열은 건전지 안쪽에 각 degradation 반응을 가속합니다. 45 °C에서 작동은 25 °C에 비교된 반에서 주기 생활을 대략 삭감합니다. 극단적인 온도 — 60 °C의 위 - 내부 짧게 지도하는 수축 또는 녹에 분리기를 일으킬 수 있습니다. 저온은 화학 반응을 느리고 그러나 내부 저항을 증가시키고, 리튬 도금을 유도하기 위하여 더 많은 것을 더 많은 것을 더 많은 것을 더 많은 것을 끄는 것을.

육체적인 Abuse

이 장치는 세포 케이싱 또는 이동 내부 층을 파악할 수 있습니다. 배터리를 폐기 (예 : 바늘 또는 날카로운 객체와 함께) 거의 항상 폭력적인 짧은 원인. 반복 된 진동은 내부 연결을 동시에 피로 할 수 있습니다. 사용자는 열거나 압축하거나 배터리 팩을 수정하지 못해야합니다.

연애와 달력 생활

모든 리튬 배터리는 사용하지 않을 때 등급을 매깁니다. 고가의 충전 수준 (100 %의 상태) 및 고온은 캘린더 노화를 가속화합니다. 40 %의 충전 및 15 °C의 배터리를 사용하여 몇 달 동안 용량 손실을 최소화합니다. 이 제조업체는 50-60 %의 충전으로 새로운 장치를 배송하는 이유입니다. 저장 중에 배터리를 보존합니다.

안전 메커니즘 내장 Into 현대 배터리

배터리 관리 시스템 (BMS)

BMS는 건전지 팩의 뇌입니다. 그것은 세포 전압, 현재 및 온도를 감시합니다. 그것은 어떤 세포가 최대 전압, 균형을 잡는 세포가 동등한 것을 지키고, 온도가 안전한 문턱을 초과하는 경우에 팩을 차단할 때 위탁을 차단합니다. 고품질 BMS 펌웨어는 또한 건강의 국가를 추적하고 잠재적인 실패를 기출할 수 있습니다.

긍정 온도 계수 (PTC) 장치

PTC는 현재 한계를 초과할 때 저항을 급격히 증가하는 재시동할 수 있는 신관입니다. 그것은 예를 들면, 장치의 위탁 항구가 외국 목표에 의해 짧게 되는 경우에 외부 단락에 대하여 보호합니다. 결함이 제거되고 PTC는, 정상 가동을 재개합니다.

현재 Interrupt 장치 (CID)

많은 원통형 셀은 가스압력이 위험한 수준으로 구축하면 세포 내부 연결을 영구적으로 차단하는 CID를 포함합니다. 이는 안전벤트가 개방되기 전에 런웨이에 대한 마지막 선 방어를 제공합니다.

벤트 및 버스트 디스크

내부 압력이 극적으로 (가스 발생)되면, 점수가 주어진 영역 또는 배출은 통제 된 방향으로 가스를 방출하기 위해 열립니다. 이것은 폭발에서 셀 케이싱을 방지합니다. 파우치 셀에서 물개는 약점에 열 수 있습니다.

예방 조치 및 모범 사례

사용자는 이러한 지침을 따르는 배터리 실패의 위험을 크게 줄일 수 있습니다.

  • 인증된 충전기와 케이블 사용. 애프터마켓 제품은 정확한 충전 프로파일을 존중하지 않거나 적절한 안전 인증을 유지할 수 있습니다. UL, CE 또는 기타 지역 마크를 찾으십시오.
  • Avoid 극단적 인 온도.] 뜨거운 차, 또는 열 소스 근처에 직접 햇빛에 장치를 떠나지 마십시오. 마찬가지로, 냉동 조건에서 충전을 피하십시오 - 장치가 감기면 먼저 데우십시오.
  • 과충전하지 마십시오. 현대 장치가 100 % 충전을 중지하지만 주에 플러그를 유지하면 배터리를 스트레스를 줄 수 있습니다. 완전히 충전되면 배터리 최적화 기능에 전환하여 매일 사용시 80 %의 제한 기능을 고려하십시오.
  • Replace swollen 또는 노화 배터리 신속하게. 당신은 장치 케이싱 구부리를 통지하는 경우, 배터리 도어는 플러시를 닫지 않는, 또는 비정상적인 짧은 실행 시간, 자격이 된 기술공에 의해 대체 배터리가. 정상적인 쓰레기에 푹신한 배터리의 펑크 또는 분해 시도하지 마십시오.
  • Store battery 제대로. 기기에 사용하지 않는 경우 (예: 백업 노트북), 배터리를 저장하는 약 40 – 60 %의 충전, 건조 장소. 이 미니언즈 캘린더 나이 들기.
  • 물리적 손상을 검사합니다. 장치가 하드를 떨어졌을 경우, dents 또는 bulges를 찾습니다. 장치가 여전히 작동하더라도 내부 손상이 존재할 수 있습니다.
  • Follow 제조 업체 가이드라인. 기기에 지정되는 교체 배터리만 사용. 제 3 자 배터리는 동일한 안전 보호가 없을 수 있습니다.

결론: 앞으로 길

리튬 이온 기술은 계속 진화합니다. 리튬 철 인산염 (LFP)와 같은 새로운 cathode 화학 물질은 열 런웨이에 불완전히 더 안전한과 더 적은 prone입니다. 고체 배터리 - 개발에서 여전히 - 액체를 전기적으로 대체하는 고체 분리기로 대체, 실제로 dendrite 형성을 제거하고 drastically 안전을 개량합니다. 그 사이에, 더 나은 BMS 알고리즘 및 더 엄격한 제조 품질 관리는 결점 비율을 감소시킵니다. 지금, 이해하는 것은 전자 안전의 일반적인 방법 및 안전에 대한 최선의 노력을 다하는 것이고, 안전의 이점을 즐깁니다.

배터리 안전 및 실패 분석에 대한 자세한 내용을 보려면 Li‐ion 안전 문제], ]에 대한 IEEE 스펙트럼 보고서 리튬 이온 배터리 화재]에 대한 ]UL 가이드 배터리 안전 테스트. 이러한 리소스를 이해하는 것은 소비자와 디자인 엔지니어 모두의 위험을 완화하는 데 도움이 될 수 있습니다.