Το βραχυκύκλωμα της μπαταρίας είναι σοβαρό σφάλμα: η χημική ενέργεια που αποθηκεύεται στην μπαταρία θα χαθεί με τη μορφή θερμικής ενέργειας, η συσκευή δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί. Ταυτόχρονα, ένα βραχυκύκλωμα συνιστά επίσης σοβαρή παραγωγή θερμότητας, η οποία όχι μόνο μειώνει την απόδοση του υλικού της μπαταρίας, αλλά μπορεί ακόμη και να οδηγήσει σε πυρκαγιά ή έκρηξη λόγω θερμικής διαφυγής. Προκειμένου να εξαλειφθούν οι πιθανές συνθήκες στη συσκευή που θα μπορούσαν να αποτελέσουν βραχυκύκλωμα και να διασφαλίσουμε ότι ένα βραχυκύκλωμα δεν αποτελεί επικίνδυνη κατάσταση λειτουργίας, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε την COMSOL Multiphysics για να μελετήσουμε τον σχεδιασμό των μπαταριών ιόντων λιθίου.
Πώς προκύπτει ένα βραχυκύκλωμα μπαταρίας;
Η μπαταρία είναι ικανή να μετατρέπει την αποθηκευμένη χημική ενέργεια σε ηλεκτρική ενέργεια. Κατά την κανονική λειτουργία, τα δύο ηλεκτρόδια της μπαταρίας θα παράγουν ηλεκτροχημικές αντιδράσεις αντίδραση μείωσης του αρνητικού ηλεκτροδίου και αντίδραση οξείδωσης της ανόδου. Κατά τη διαδικασία εκφόρτισης, το θετικό ηλεκτρόδιο είναι 0,10-600 και το αρνητικό ηλεκτρόδιο είναι θετικό. Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας φόρτισης, οι δύο χαρακτήρες του ηλεκτροδίου αλλάζουν, δηλαδή το θετικό ηλεκτρόδιο είναι θετικό και το αρνητικό ηλεκτρόδιο είναι αρνητικό.
Το ένα ηλεκτρόδιο απελευθερώνει ηλεκτρόνια στο κύκλωμα, ενώ το άλλο ηλεκτρόδιο παίρνει ηλεκτρόνια από το κύκλωμα. Αυτή η ευνοϊκή χημική αντίδραση είναι που οδηγεί το ρεύμα στο κύκλωμα και έτσι οποιαδήποτε συσκευή, όπως ένας κινητήρας ή ένας λαμπτήρας, μπορεί να λάβει ενέργεια από την μπαταρία όταν συνδέεται σε αυτήν.
Το λεγόμενο βραχυκύκλωμα είναι όταν τα ηλεκτρόνια δεν ρέουν μέσω του κυκλώματος που είναι συνδεδεμένο με την ηλεκτρική συσκευή, αλλά κινούνται απευθείας μεταξύ των δύο ηλεκτροδίων. Δεδομένου ότι αυτά τα ηλεκτρόνια δεν χρειάζεται να κάνουν καμία μηχανική εργασία, η αντίσταση είναι πολύ μικρή. Ως αποτέλεσμα, η χημική αντίδραση επιταχύνεται και η μπαταρία αρχίζει να αυτοεκφορτίζεται, χάνοντας τη χημική της ενέργεια χωρίς να κάνει καμία χρήσιμη εργασία. Όταν βραχυκυκλώνεται, το υπερβολικό ρεύμα προκαλεί θερμότητα της αντίστασης της μπαταρίας (θερμότητα Joule), γεγονός που μπορεί να προκαλέσει βλάβη στη συσκευή.
Η μηχανική βλάβη στην μπαταρία είναι μία από τις αιτίες βραχυκυκλώματος. Εάν ένα μεταλλικό ξένο αντικείμενο τρυπήσει την μπαταρία ή εάν η μπαταρία καταστραφεί από το ζύμωμα, θα αποτελέσει μια εσωτερική αγώγιμη διαδρομή και θα δημιουργήσει βραχυκύκλωμα. Το "pinprick test" είναι η τυπική δοκιμή ασφαλείας για μπαταρίες ιόντων λιθίου. Κατά τη διάρκεια της δοκιμής, μια ατσάλινη βελόνα θα τρυπήσει την μπαταρία και θα την βραχυκυκλώσει.
Αποτρέψτε το βραχυκύκλωμα της μπαταρίας
Η μπαταρία ή η μπαταρία θα πρέπει να προστατεύεται από βραχυκύκλωμα, συμπεριλαμβανομένων μέτρων για την αποτροπή επαφής της μπαταρίας και της ίδιας συσκευασίας αγώγιμων υλικών μεταξύ τους. Οι μπαταρίες συσκευάζονται σε κουτιά για μεταφορά και θα πρέπει να χωρίζονται μεταξύ τους μέσα στο κουτί, με τους θετικούς και αρνητικούς πόλους να προσανατολίζονται προς την ίδια κατεύθυνση όταν οι μπαταρίες τοποθετούνται δίπλα-δίπλα.
Η πρόληψη βραχυκυκλώματος των μπαταριών περιλαμβάνει, αλλά δεν περιορίζεται σε, τις ακόλουθες μεθόδους.
ένα. Όπου είναι εφικτό, χρησιμοποιήστε μια εντελώς κλειστή εσωτερική συσκευασία από μη αγώγιμο υλικό (π.χ. πλαστικές σακούλες) για κάθε στοιχείο ή κάθε συσκευή που τροφοδοτείται με μπαταρία.
σι. Χρησιμοποιήστε ένα κατάλληλο μέσο απομόνωσης ή συσκευασίας της μπαταρίας έτσι ώστε να μην μπορεί να έρθει σε επαφή με άλλες μπαταρίες, εξοπλισμό ή αγώγιμα υλικά (π.χ. μέταλλα) μέσα στη συσκευασία.
ντο. Χρησιμοποιήστε μη αγώγιμα προστατευτικά καπάκια, μονωτική ταινία ή άλλα κατάλληλα μέσα προστασίας για εκτεθειμένα ηλεκτρόδια ή βύσματα.
Εάν η εξωτερική συσκευασία δεν μπορεί να αντισταθεί σε σύγκρουση, τότε η εξωτερική συσκευασία από μόνη της δεν θα πρέπει να χρησιμοποιείται ως μέτρο για την αποτροπή θραύσης ή βραχυκυκλώματος των ηλεκτροδίων της μπαταρίας. Η μπαταρία θα πρέπει επίσης να χρησιμοποιεί επένδυση για να αποτρέψει την κίνηση, διαφορετικά το καπάκι του ηλεκτροδίου χαλαρώνει λόγω κίνησης ή το ηλεκτρόδιο αλλάζει κατεύθυνση για να προκαλέσει βραχυκύκλωμα.
Οι μέθοδοι προστασίας ηλεκτροδίων περιλαμβάνουν, αλλά δεν περιορίζονται σε, τα ακόλουθα μέτρα:
ένα. Στερέωση των ηλεκτροδίων με ασφάλεια σε κάλυμμα επαρκούς αντοχής.
σι. Η μπαταρία είναι συσκευασμένη σε άκαμπτη πλαστική συσκευασία.
ντο. Χρησιμοποιήστε ένα σχέδιο με εσοχή ή έχετε άλλη προστασία για τα ηλεκτρόδια της μπαταρίας, έτσι ώστε τα ηλεκτρόδια να μην σπάσουν ακόμα και αν πέσει η συσκευασία.
Ώρα δημοσίευσης: Φεβ-07-2023