Înțelegerea riscului exploziv al bateriilor polimer litiu-ion

În funcție de tipul de electrolit utilizat, bateriile litiu-ion sunt clasificate în baterii lichide litiu-ion (LIB) și baterii polimer litiu-ion (PLB), cunoscute și sub denumirea de baterii din plastic litiu-ion.

PLB-urile folosesc aceleași materiale anozice și catodice ca și bateriile lichide litiu-ion, inclusiv oxid de litiu cobalt, oxid de litiu mangan, materiale ternare și fosfat de litiu și fier pentru catod și grafit pentru anod. Diferența principală constă în electrolitul folosit: PLB-urile înlocuiesc electrolitul lichid cu un electrolit polimer solid, care poate fi fie „uscat”, fie „asemănător unui gel”. Majoritatea PLB-urilor folosesc în prezent un electrolit cu gel polimeric.

Acum, se pune întrebarea: bateriile polimer litiu-ion explodează cu adevărat? Având în vedere dimensiunile mici și greutatea redusă, PLB-urile sunt utilizate pe scară largă în laptopuri, smartphone-uri și alte dispozitive electronice portabile. Cu aceste dispozitive adesea transportate, siguranța lor este primordială. Deci, cât de fiabilă este siguranța PLB-urilor și prezintă risc de explozie?

1. PLB-urile folosesc un electrolit asemănător gelului, diferit de electrolitul lichid din bateriile litiu-ion. Acest electrolit asemănător gelului nu fierbe și nu produce cantități mari de gaz, eliminând astfel posibilitatea unor explozii violente.
2. Bateriile cu litiu vin de obicei cu o placă de protecție și o linie anti-explozie pentru siguranță. Cu toate acestea, eficacitatea lor poate fi limitată în multe situații.
3. PLB-urile folosesc ambalaje flexibile din plastic din aluminiu, spre deosebire de carcasa metalică a celulelor lichide. În caz de probleme de siguranță, acestea tind să se umfle mai degrabă decât să explodeze.
4. PVDF, ca material cadru pentru PLB-uri, funcționează excelent.

Măsuri de siguranță pentru PLB:

• Scurtcircuit: cauzat de factori interni sau externi, adesea în timpul încărcării. Legătura slabă între plăcile bateriei poate duce, de asemenea, la scurtcircuite. Deși majoritatea bateriilor litiu-ion vin cu circuite de protecție și linii anti-explozie, acestea pot să nu fie întotdeauna eficiente.
• Supraîncărcare: Dacă un PLB este încărcat cu o tensiune prea mare pentru prea mult timp, poate provoca supraîncălzire internă și creșterea presiunii, ducând la expansiune și ruptură. Supraîncărcarea și descărcarea profundă pot, de asemenea, deteriora ireversibil compoziția chimică a bateriei, afectând în mod semnificativ durata de viață a acesteia.

Litiul este foarte reactiv și poate lua foc ușor. În timpul încărcării și descărcării, încălzirea continuă a bateriei și dilatarea gazelor produse pot crește presiunea internă. Dacă carcasa este deteriorată, poate duce la scurgeri, incendiu sau chiar explozie. Cu toate acestea, este mai probabil ca PLB-urile să se umfle decât să explodeze.

Avantajele PLB-urilor:

1. Tensiune mare de lucru pe celulă.
2. Densitate mare de capacitate.
3. Autodescărcare minimă.
4. Ciclu de viață lung, peste 500 de cicluri.
5. Fără efect de memorie.
6. Performanță bună de siguranță, folosind ambalaje flexibile din plastic din aluminiu.
7. Ultra-subțire, poate încăpea în spații de dimensiunea unui card de credit.
8. Ușor: nu este nevoie de carcasă metalică.
9. Capacitate mai mare comparativ cu bateriile cu litiu de dimensiuni echivalente.
10. Rezistență internă scăzută.
11. Caracteristici excelente de descărcare.
12. Design simplificat al plăcii de protecție.

Dezavantajele PLB-urilor:

1. Cost de producție ridicat.
2. Nevoia de circuite de protecție.