Коротке замикання батареї є серйозною несправністю: хімічна енергія, що зберігається в батареї, буде втрачена у вигляді теплової енергії, пристрій не можна використовувати. У той же час коротке замикання також призводить до сильного виділення тепла, що не тільки знижує ефективність матеріалу батареї, але навіть може призвести до пожежі або вибуху внаслідок перегріву. Щоб усунути потенційні умови в пристрої, які можуть спричинити коротке замикання, і переконатися, що коротке замикання не є небезпечним робочим станом, ми можемо використовувати COMSOL Multiphysics для вивчення планування літій-іонних батарей.
Як відбувається коротке замикання акумулятора?
Батарея здатна перетворювати накопичену хімічну енергію в електричну. Під час нормальної роботи два електроди батареї вироблятимуть електрохімічні реакції, реакцію відновлення на негативному електроді та реакцію окислення на аноді. Під час процесу розряду позитивний електрод становить 0,10-600, а негативний електрод є позитивним; під час процесу заряджання два електрода змінюються, тобто позитивний електрод є позитивним, а негативний електрод - негативним.
Один електрод випускає електрони в ланцюг, а інший електрод забирає електрони з ланцюга. Саме ця сприятлива хімічна реакція створює струм у ланцюзі, і тому будь-який пристрій, наприклад двигун або лампочка, може отримувати енергію від батареї, коли її підключено.
Так зване коротке замикання - це коли електрони не проходять по ланцюгу, підключеному до електричного пристрою, а рухаються безпосередньо між двома електродами. Оскільки цим електронам не потрібно виконувати жодної механічної роботи, опір дуже малий. В результаті хімічна реакція прискорюється, і акумулятор починає саморозряджатися, втрачаючи свою хімічну енергію, не виконуючи жодної корисної роботи. У разі короткого замикання надмірний струм призводить до нагрівання опору батареї (Джоулева теплота), що може пошкодити пристрій.
Механічні пошкодження акумулятора є однією з причин короткого замикання. Якщо металевий сторонній предмет проткне акумуляторну батарею або якщо акумуляторна батарея пошкоджена розминанням, це утворить внутрішній провідний шлях і спричинить коротке замикання. «Тест шпилькою» є стандартним тестом безпеки для літій-іонних батарей. Під час випробування сталева голка проткне батарею та замкне її.
Уникайте короткого замикання батареї
Акумулятор або акумуляторну батарею слід захистити від короткого замикання, включаючи заходи для запобігання контакту батареї та тієї самої упаковки електропровідних матеріалів один з одним. Батареї упаковані в коробки для транспортування та повинні бути відокремлені одна від одної всередині коробки, при цьому позитивний і негативний полюси повинні бути орієнтовані в одному напрямку, коли батареї розміщені поруч.
Запобігання короткому замиканню батарей включає, але не обмежується, наступні методи.
a. Якщо це можливо, використовуйте повністю закриту внутрішню упаковку з непровідного матеріалу (наприклад, поліетиленові пакети) для кожного елемента або кожного пристрою, що живиться від батареї.
b. Використовуйте відповідні засоби ізоляції або упаковки батареї, щоб вона не могла контактувати з іншими батареями, обладнанням або провідними матеріалами (наприклад, металами) в упаковці.
в. Використовуйте непровідні захисні кришки, ізоляційну стрічку або інші відповідні засоби захисту для відкритих електродів або вилок.
Якщо зовнішня упаковка не може протистояти зіткненню, то зовнішня упаковка сама по собі не повинна використовуватися як засіб запобігання розриву або короткого замикання електродів акумулятора. Акумулятор також має використовувати прокладку, щоб запобігти переміщенню, інакше ковпачок електрода ослабить через рух або електрод змінить напрямок, що спричинить коротке замикання.
Методи захисту електродів включають, але не обмежуються ними, такі заходи:
a. Надійне кріплення електродів до кришки достатньої міцності.
b. Акумулятор упакований в жорсткий пластиковий пакет.
в. Використовуйте вбудовану конструкцію або інший захист для електродів батареї, щоб електроди не зламалися, навіть якщо пакунок впаде.
Час публікації: 07 лютого 2023 р