Razumijevanje eksplozivnog rizika od polimernih litij-ionskih baterija

Na temelju vrste elektrolita koji se koristi, litij-ionske baterije se kategoriziraju u tekuće litij-ionske baterije (LIB) i polimerne litij-ionske baterije (PLB), također poznate kao plastične litij-ionske baterije.

PLB-ovi koriste iste materijale anode i katode kao tekuće litij-ionske baterije, uključujući litij kobalt oksid, litij mangan oksid, ternarne materijale i litij željezo fosfat za katodu i grafit za anodu. Primarna razlika leži u korištenom elektrolitu: PLB-ovi zamjenjuju tekući elektrolit čvrstim polimernim elektrolitom, koji može biti "suhi" ili "gelast". Većina PLB-ova trenutno koristi polimerni gel elektrolit.

Sada se postavlja pitanje: eksplodiraju li polimerne litij-ionske baterije doista? S obzirom na njihovu malu veličinu i malu težinu, PLB-ovi se široko koriste u prijenosnim računalima, pametnim telefonima i drugoj prijenosnoj elektronici. Budući da se ovi uređaji često nose sa sobom, njihova je sigurnost najvažnija. Dakle, koliko je pouzdana sigurnost PLB-ova i predstavljaju li opasnost od eksplozije?

1. PLB-ovi koriste elektrolit nalik gelu, koji se razlikuje od tekućeg elektrolita u litij-ionskim baterijama. Ovaj elektrolit u obliku gela ne kuha niti proizvodi velike količine plina, čime se eliminira mogućnost nasilnih eksplozija.
2. Litijske baterije obično dolaze sa zaštitnom pločom i linijom protiv eksplozije radi sigurnosti. Međutim, njihova učinkovitost može biti ograničena u mnogim situacijama.
3. PLB-ovi koriste aluminijsko plastično fleksibilno pakiranje, za razliku od metalnog kućišta tekućih ćelija. U slučaju sigurnosnih problema, prije će nabubriti nego eksplodirati.
4. PVDF, kao okvirni materijal za PLB-ove, ima izvrsnu izvedbu.

Sigurnosne mjere za PLB:

• Kratki spoj: uzrokovan unutarnjim ili vanjskim čimbenicima, često tijekom punjenja. Loše spajanje ploča baterije također može dovesti do kratkog spoja. Iako većina litij-ionskih baterija dolazi sa zaštitnim krugovima i protueksplozivnim vodovima, oni možda neće uvijek biti učinkoviti.
• Pretjerano punjenje: Ako se PLB predugo puni previsokim naponom, to može uzrokovati unutarnje pregrijavanje i povećanje tlaka, što dovodi do širenja i pucanja. Prekomjerno punjenje i duboko pražnjenje također mogu nepovratno oštetiti kemijski sastav baterije, značajno utječući na njen životni vijek.

Litij je vrlo reaktivan i lako se može zapaliti. Tijekom punjenja i pražnjenja, neprekidno zagrijavanje baterije i širenje proizvedenih plinova mogu povećati unutarnji tlak. Ako je kućište oštećeno, može doći do curenja, požara ili čak eksplozije. Međutim, veća je vjerojatnost da će PLB-ovi nabubriti nego eksplodirati.

Prednosti PLB-ova:

1. Visok radni napon po ćeliji.
2. Velika gustoća kapaciteta.
3. Minimalno samopražnjenje.
4. Dug vijek trajanja, preko 500 ciklusa.
5. Nema efekta pamćenja.
6. Dobre sigurnosne performanse, korištenje fleksibilne aluminijske plastične ambalaže.
7. Ultratanak, može stati u prostore veličine kreditne kartice.
8. Lagan: Nema potrebe za metalnim kućištem.
9. Veći kapacitet u usporedbi s litijevim baterijama ekvivalentne veličine.
10. Mali unutarnji otpor.
11. Izvrsne karakteristike pražnjenja.
12. Pojednostavljen dizajn zaštitne ploče.

Nedostaci PLB-ova:

1. Visoka cijena proizvodnje.
2. Potreba za zaštitnim sklopom.