kategoriler: Öne Çıkan Makaleler » İlginç gerçekler
Görüntülenme sayısı: 14188
Makaleye Yorumlar: 1
Piller neden patlıyor
Akıllı telefon ve tablet kullanıcıları elbette cihazlarındaki lityum pillerin patlama tehlikesinin farkındadır. Ve çarpıcı örneklerin ileri gitmesine gerek yok. Son zamanlarda, örneğin, Samsung bizzat acı verici bir sorunla karşılaştı ve piller şarj işlemi sırasında patladığı için yeni Not 7'nin ilk serisini geri çekmek zorunda kaldı. Bir şekilde, sorun cep telefonlarının başlangıcından itibaren aynı kalıyor ICAO, ticari partilerin 2016 yılında sivil kargo bölmelerinde kargo taşımasını yasakladı. lityum piller.
Lityum pillerle sorunun özü
Gerçek şu ki, bir lityum pili bir mobil cihazda şarj etme işleminde, pilin içine yerleştirilmiş mikrodenetleyiciyi kullanarak, pil sıcaklığının kabul edilebilir sıcaklık aralığının ötesine geçmemesi için bu işlemi uygulamak için oldukça karmaşık bir algoritma uygulanır. Kontrolör bu amaçla şarj sırasında pilin birçok parametresini izler.
Şarj işleminin kendisine ek olarak, pilin saklanması da özellikle sıcaklıkla ilgili belirli kurallara uyulmasını gerektirir: pili ne aşırı ısınmaz ne de aşırı soğutamazsınız.
Pillerin patlamasına neden olan temel sorun izin verilen sıcaklığı aşması veya akü hücresinin içindeki kısa devre nedeniyle elektrolitin aşırı ısınması. Zincir reaksiyonu aşırı ısınmış hücrenin içinde kolayca başlatılır, çünkü alkali metal lityum çok kolay ateşlenir, bunun sonucunda pil şişer ve en kötü durumda patlar.
“Dikkatli” bir kontrolör olmasına rağmen, kazara bir fabrika hatası (hücreler arasındaki yalıtkanın yetersiz kalınlığı) meydana gelebilir ve üzücü sonuçlara yol açabilir.
Tabii ki, güneşte şok, arıza, delinme, aşırı ısınma tehlikelidir. Pil düşmüş ve hafifçe vurmuş olsa bile, içeride yalıtkanın bozulması meydana gelebilir ve gelecekte bu, aşırı ısınma olmadan bile ani bir soruna yol açabilir.
Lityum Pillerin Patlama Nedeni
Lityum-iyon pilin anodu ve katodu, gözenekli bir polimer ayırıcı ile ayrılır. Katot üzerinde, içinde lityum iyonlarının gömülü olduğu geçiş metallerinin oksitlerinin sıklıkla kullanıldığı aktif bir malzemeye sahiptir. Anot genellikle grafittir. Elektrolit olarak organik bir lityum tuz çözeltisi kullanılır.
Tesisteki ilk yük sırasında, lityum anodun içine yerleştirilir ve iyon iletkenliğini korurken, artık gereksiz reaksiyonlara karşı koruma görevi gören elektrotlar üzerinde ayrışmış elektrolit katmanları oluşur.
Yukarıda belirtildiği gibi, dahili kısa devre, pilin kendi kendine ateşlemesinin ana nedenlerinden biridir. Kısa devrenin kendisi, elektrotların düzensiz kesilmesi veya ayırıcı katmanın bütünlüğünü ihlal eden katot ve anot arasında metal parçacıkların girmesi gibi fiziksel hasar veya fabrika kusurları olabilir.
Kapanmanın bir başka nedeni, ayırıcıdan lityum metal zincirlerinin büyümesidir (fabrikadaki lityum iyonlarının aşırı hızlı şarj veya anotun kapasitesinden daha fazla anot kristaline tam olarak entegre olması için yeterli zamana sahip değilse veya katot aktif materyalin birikmesine yol açarsa) daha sonra yavaş ama kaçınılmaz olarak büyüyen anot üzerinde).
Böylece, bir kısa devre meydana gelirse, pil sıcaklığı yükselmeye başlar ve 70-90 ° C'ye ulaştığında, anodun koruyucu iyon ileten tabakasının ayrışması başlar. Lityum anot bir elektrolit ile reaksiyona girer ve etilen, metan, etan vb. Gibi yanıcı hidrokarbonlar açığa çıkar.Ama yangından önce çok erken, çünkü yeterli oksijen yok.
Bu arada, ekzotermik reaksiyon açıktır ve sıcaklık artar, pil kutusunun içindeki basınç artar. 180-200 ° C'de orantısızlık reaksiyonu, oksijenin salındığı katotta başlar. Ateşleme meydana gelir, sıcaklık keskin bir şekilde yükselir ve elektrolit termal olarak ayrışır, sıcaklık zaten 200-300 ° C'dir.
Son olarak, grafitin dönüşüdür ve sıcaklık 660 ° C'ye ulaştığında, mevcut toplayıcının alüminyumları erimeye başlar. Tüm bu işlemdeki maksimum sıcaklık genellikle 900 ° C'yi aşacak zamana sahip değildir, çünkü her şey hızla pilin dahili bileşenlerinin tamamen ayrışmasıyla sona erer.
Zaten soruna bir çözüm bulmada başarı var
Sorunu çözmek için akıllı telefon üreticileri düzenlemeleri sıkılaştırabilir, cihazlarda ve pillerde ek sigortalar yapabilir, denetleyicileri karmaşıklaştırabilir, ancak bu, pillerin ve pille gelen tüm ürünlerin maliyetini artıracaktır. Şirketler birbirleriyle rekabet eder ve sadece ekonomik olarak yapamazlar.
Bu arada, Stanford'dan fizikçiler, 2015 yazında pilin zaten üretim aşamasında bulunan özel bir koruyucu mekanizma geliştiren lityum pillerin güvenliği için savaşıyorlar.
Aslında, içleri potansiyel olarak tehlikeli bir sıcaklığa ulaştığında otomatik olarak kapanan (sonraki yangına yol açan işlemi önleyen) yeni bir tür lityum pillerden bahsediyoruz ve bir süre sonra soğuduktan sonra otomatik olarak tekrar açılıyorlar.
Gelişimin yazarları, bunun özelliklerini ve performansını kaybetmeden tekrar tekrar kapanabilen ve geri yüklenebilen ilk lityum pil olduğunu iddia ediyorlar.
Geliştirme birkaç yıl boyunca birkaç kişiden oluşan bir ekip tarafından (Zhenan Bao dahil) gerçekleştirildi, bunun sonucunda bir pil iki ana dezavantajdan yoksundu - birkaç şarj döngüsünden sonra pil kapasitesinde keskin bir düşüş ve daha da önemlisi, aşırı ısınma nedeniyle yangın ve patlama eğilimi ( zincir reaksiyonu otomatik olarak durur).
Karar tamamen farklı bir fizik alanından bilim insanlarına geldi. İnce bir grafen ve plastik tabakasına gömülü nikel nanoparçacıklar kullanarak termometreler yaptılar. Bunlar olağandışı termometrelerdi. Dinlenme sırasında, nikel parçacıkları birbiriyle temas halindeydi, yani iyi bir akım iletkeni elde edildi. Ancak tabaka ısıtıldığında, plastik biraz genişlemeye başladı, bu da iletken nikel parçacıkları arasındaki temasın zayıflamasına neden oldu ve tüm iletkenin direnci arttı.
Bu özellik, Stanford araştırmacıları tarafından lityum pillerin anında otomatik korunması ve soğutulduktan sonra tam otomatik temas restorasyonu için kullanıldı. Bu tür bir plastik tabakayı pilin elektrotlarından birine yapıştırdılar, böylece artan sıcaklıkla iletkenliği kaybedeceklerdi. Ve sıcaklık 70 ° C'ye ulaştığında
Ancak, çözüme rağmen, mobil cihaz üreticileri hala yıllardır geliştirilen pillerinin üretim teknolojisini büyük ölçüde değiştirmeye cesaret edemiyorlar. Bu nedenle, gadget kullanıcıları bir süre için lityum pillerin potansiyel tehlikesi ile karşı karşıya kalmalı ve mobil cihazlarını ve özellikle pilleri düşürmemeli veya aşırı ısıtmamalıdır. Belki de yakın gelecekte sorun tamamen çözülecektir.
Ayrıca bakınız: Lityum iyon pillerin doğru kullanımı
Ayrıca bkz. electro-tr.tomathouse.com
: