Razumijevanje eksplozivnog rizika od polimernih litijum-jonskih baterija

Na osnovu vrste upotrijebljenog elektrolita, litijum-jonske baterije se dijele na tekuće litijum-jonske baterije (LIB) i polimerne litijum-jonske baterije (PLB), poznate i kao plastične litijum-jonske baterije.

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

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

1. PLB-ovi koriste elektrolit sličan gelu, različit od tekućeg elektrolita u litijum-jonskim baterijama. Ovaj elektrolit sličan gelu ne ključa i ne proizvodi velike količine plina, čime se eliminira mogućnost nasilnih eksplozija.
2. Litijumske baterije obično dolaze sa zaštitnom pločom i linijom protiv eksplozije radi sigurnosti. Međutim, njihova efikasnost može biti ograničena u mnogim situacijama.
3. PLB-ovi koriste aluminijsku plastičnu fleksibilnu ambalažu, za razliku od metalnog kućišta tekućih ćelija. U slučaju sigurnosnih problema, oni imaju tendenciju da nabubre umjesto da eksplodiraju.
4. PVDF, kao okvirni materijal za PLB, ima odlične performanse.

Sigurnosne mjere za PLB-ove:

• Kratki spoj: uzrokovan unutrašnjim ili vanjskim faktorima, često tokom punjenja. Loše spajanje između ploča akumulatora također može dovesti do kratkih spojeva. Iako većina litijum-jonskih baterija ima zaštitna kola i vodove protiv eksplozije, oni možda neće uvek biti efikasni.
• Prekomjerno punjenje: Ako se PLB predugo puni previsokim naponom, to može uzrokovati unutrašnje pregrijavanje i povećanje pritiska, što dovodi do širenja i pucanja. Prekomjerno punjenje i duboko pražnjenje također mogu nepovratno oštetiti kemijski sastav baterije, značajno utjecati na njen vijek trajanja.

Litijum je veoma reaktivan i može se lako zapaliti. Tokom punjenja i pražnjenja, kontinuirano zagrijavanje baterije i širenje proizvedenih plinova može povećati unutarnji tlak. Ako je kućište oštećeno, to može dovesti do curenja, požara ili čak eksplozije. Međutim, vjerovatnije je da će PLB-ovi nabubriti nego eksplodirati.

Prednosti PLB-a:

1. Visok radni napon po ćeliji.
2. Velika gustina kapaciteta.
3. Minimalno samopražnjenje.
4. Dug životni vek, preko 500 ciklusa.
5. Nema efekta memorije.
6. Dobre sigurnosne performanse, korištenje aluminijske plastične fleksibilne ambalaže.
7. Ultra tanak, može stati u prostore veličine kreditne kartice.
8. Lagan: nema potrebe za metalnim kućištem.
9. Veći kapacitet u poređenju sa litijumskim baterijama ekvivalentne veličine.
10. Nizak unutrašnji otpor.
11. Odlične karakteristike pražnjenja.
12. Pojednostavljeni dizajn zaštitne ploče.

Nedostaci PLB-a:

1. Visoki troškovi proizvodnje.
2. Potreba za zaštitnim krugom.