Izpratne par polimēru litija jonu akumulatoru sprādzienbīstamību

Atkarībā no izmantotā elektrolīta veida litija jonu akumulatorus iedala šķidrās litija jonu baterijās (LIB) un polimēru litija jonu baterijās (PLB), kas pazīstamas arī kā plastmasas litija jonu akumulatori.

PLB izmanto tos pašus anoda un katoda materiālus kā šķidrās litija jonu akumulatoros, tostarp litija kobalta oksīdu, litija mangāna oksīdu, trīskāršos materiālus un litija dzelzs fosfātu katodam un grafītu anodam. Galvenā atšķirība ir izmantotajā elektrolītā: PLB šķidro elektrolītu aizstāj ar cietu polimēra elektrolītu, kas var būt vai nu "sauss" vai "želejveidīgs". Lielākā daļa PLB pašlaik izmanto polimēra gēla elektrolītu.

Tagad rodas jautājums: vai polimēru litija jonu akumulatori patiešām eksplodē? Ņemot vērā to nelielo izmēru un vieglo svaru, PLB tiek plaši izmantoti klēpjdatoros, viedtālruņos un citās pārnēsājamās elektronikas ierīcēs. Ja šīs ierīces bieži tiek nēsātas līdzi, to drošība ir vissvarīgākā. Tātad, cik uzticama ir PLB drošība un vai tie rada sprādziena risku?

1. PLB izmanto želejveida elektrolītu, kas atšķiras no šķidrā elektrolīta litija jonu akumulatoros. Šis želejveida elektrolīts nevārās un neizdala lielu daudzumu gāzes, tādējādi novēršot vardarbīgu sprādzienu iespējamību.
2. Litija akumulatoriem parasti ir drošības dēlis un pretsprādziena līnija. Tomēr to efektivitāte daudzās situācijās var būt ierobežota.
3. PLB izmanto alumīnija plastmasas elastīgo iepakojumu, atšķirībā no šķidro elementu metāla korpusa. Drošības problēmu gadījumā tiem ir tendence uzbriest, nevis eksplodēt.
4. PVDF kā PLB pamatmateriāls darbojas lieliski.

Drošības pasākumi PLB:

• Īssavienojums: izraisa iekšēji vai ārēji faktori, bieži uzlādes laikā. Slikta savienošana starp akumulatora plāksnēm var izraisīt arī īssavienojumus. Lai gan lielākajai daļai litija jonu akumulatoru ir aizsargķēdes un pretsprādziena līnijas, tās ne vienmēr var būt efektīvas.
• Pārlādēšana: ja PLB pārāk ilgi tiek uzlādēts ar pārāk augstu spriegumu, tas var izraisīt iekšēju pārkaršanu un spiediena palielināšanos, izraisot izplešanos un plīsumu. Pārlādēšana un dziļa izlāde var arī neatgriezeniski sabojāt akumulatora ķīmisko sastāvu, būtiski ietekmējot tā kalpošanas laiku.

Litijs ir ļoti reaģējošs un var viegli aizdegties. Uzlādes un izlādes laikā nepārtraukta akumulatora sildīšana un radīto gāzu izplešanās var palielināt iekšējo spiedienu. Ja korpuss ir bojāts, tas var izraisīt noplūdi, aizdegšanos vai pat sprādzienu. Tomēr PLB, visticamāk, uzbriest, nevis eksplodēs.

PLB priekšrocības:

1. Augsts darba spriegums uz vienu šūnu.
2. Liels ietilpības blīvums.
3. Minimāla pašizlāde.
4. Ilgs cikla mūžs, vairāk nekā 500 ciklu.
5. Nav atmiņas efekta.
6. Labi drošības rādītāji, izmantojot alumīnija plastmasas elastīgo iepakojumu.
7. Īpaši plāns, var ietilpt kredītkartes izmēra vietās.
8. Viegls: nav nepieciešams metāla korpuss.
9. Lielāka ietilpība salīdzinājumā ar līdzvērtīga izmēra litija baterijām.
10. Zema iekšējā pretestība.
11. Lieliskas izlādes īpašības.
12. Vienkāršots aizsargplāksnes dizains.

PLB trūkumi:

1. Augstas ražošanas izmaksas.
2. Nepieciešama aizsargshēma.