Razumevanje nevarnosti eksplozije polimernih litij-ionskih baterij

Glede na vrsto uporabljenega elektrolita so litij-ionske baterije razvrščene v tekoče litij-ionske baterije (LIB) in polimerne litij-ionske baterije (PLB), znane tudi kot plastične litij-ionske baterije.

PLB uporabljajo iste anodne in katodne materiale kot tekoče litij-ionske baterije, vključno z litijevim kobaltovim oksidom, litijevim manganovim oksidom, ternarnimi materiali in litijevim železovim fosfatom za katodo ter grafitom za anodo. Glavna razlika je v uporabljenem elektrolitu: PLB nadomeščajo tekoči elektrolit s trdnim polimernim elektrolitom, ki je lahko "suh" ali "gelast". Večina PLB trenutno uporablja elektrolit iz polimernega gela.

Zdaj se postavlja vprašanje: ali polimerne litij-ionske baterije res eksplodirajo? Glede na njihovo majhnost in majhno težo se PLB-ji pogosto uporabljajo v prenosnih računalnikih, pametnih telefonih in drugi prenosni elektroniki. Pri teh napravah, ki jih pogosto prenašamo, je njihova varnost najpomembnejša. Torej, kako zanesljiva je varnost PLB-jev in ali predstavljajo nevarnost eksplozije?

1. PLB uporabljajo gelasti elektrolit, ki se razlikuje od tekočega elektrolita v litij-ionskih baterijah. Ta gelasti elektrolit ne vre in ne proizvaja velikih količin plina, s čimer je odpravljena možnost silovitih eksplozij.
2. Litijeve baterije so zaradi varnosti običajno opremljene z zaščitno ploščo in protieksplozijsko linijo. Vendar pa je lahko njihova učinkovitost v številnih situacijah omejena.
3. PLB-ji uporabljajo fleksibilno embalažo iz aluminijaste plastike v nasprotju s kovinskim ohišjem tekočih celic. V primeru varnostnih težav se raje napihnejo kot eksplodirajo.
4. PVDF se kot ogrodni material za PLB odlično obnese.

Varnostni ukrepi za PLB:

• Kratek stik: povzročijo ga notranji ali zunanji dejavniki, pogosto med polnjenjem. Slaba vezava med baterijskimi ploščami lahko povzroči tudi kratke stike. Čeprav ima večina litij-ionskih baterij zaščitna vezja in protieksplozijske napeljave, ti morda niso vedno učinkoviti.
• Prekomerno polnjenje: če je PLB predolgo napolnjen s previsoko napetostjo, lahko povzroči notranje pregrevanje in nastanek tlaka, kar povzroči razširitev in zlom. Prekomerno polnjenje in globoko praznjenje lahko tudi nepopravljivo poškodujeta kemično sestavo baterije, kar znatno vpliva na njeno življenjsko dobo.

Litij je zelo reaktiven in se zlahka vname. Med polnjenjem in praznjenjem lahko neprekinjeno segrevanje baterije in širjenje proizvedenih plinov povečata notranji tlak. Če je ohišje poškodovano, lahko pride do puščanja, požara ali celo eksplozije. Vendar je večja verjetnost, da bodo PLB nabreknili kot eksplodirali.

Prednosti PLB-jev:

1. Visoka delovna napetost na celico.
2. Velika gostota zmogljivosti.
3. Minimalno samopraznjenje.
4. Dolga življenjska doba, več kot 500 ciklov.
5. Brez spominskega učinka.
6. Dobra varnostna učinkovitost, uporaba fleksibilne embalaže iz aluminijaste plastike.
7. Izjemno tanek, lahko se prilega v prostor velikosti kreditne kartice.
8. Lahek: ni potrebe po kovinskem ohišju.
9. Večja zmogljivost v primerjavi z enakovredno velikostjo litijevih baterij.
10. Nizek notranji upor.
11. Odlične lastnosti praznjenja.
12. Poenostavljen dizajn zaščitne plošče.

Slabosti PLB-jev:

1. Visoki proizvodni stroški.
2. Potreba po zaščitnem vezju.