电动滑板车、电动自行车和三星Galaxy,有什么联系?

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电动滑板车、电动自行车和三星Galaxy,有什么联系?

电动滑板车、电动自行车和三星Galaxy,有什么联系?

最近新闻中出现了几起与电动摩托车和电动自行车有关的火灾,几年前,商业航班上发生的几起火灾与三星Galaxy手机有关。这些事件之间有一个共同点,那就是锂离子电池。那么,为什么锂离子电池容易发生故障,以及为什么我们不顾这些风险继续使用它们?

 

锂离子电池的基本结构遵循标准的电芯配置。它们包含一个阴极,将作为锂离子的来源并决定电池的容量和电压;以及一个阴极,将积累和释放锂离子。这两个元素将被浸没在电解质中,允许离子的移动,并有一个分离器来防止阴阳极之间的接触。锂是一种非常轻的金属,具有非常高的电化学电位,这使得它在设计电池时具有难以置信的力量。然而,像一把双刃剑,这也是它的主要缺点。锂的非常高的电化学电位意味着它也是一个非常活跃的元素,用这种金属制成的阳极也有一个低熔点(180℃)。此外,锂可以在充放电过程中结晶,形成具有高导电性的枝状结构,这可能会导致短路事件。

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锂离子电池的风险

正如我们所看到的,与锂离子电池有关的主要风险是电池火灾,这是热失控的产物。热失控是化学反应释放的热量可以累积的过程,进一步加速反应并导致正反馈循环。某些电解质的使用会加剧这种情况。在锂离子电池中,通常使用的电解质是有机碳酸盐,如碳酸丙烯酯或碳酸二乙酯。这些化学品允许锂盐溶解,并使导电性达到允许电传输的水平。然而,这些化合物容易受热分解,在这个过程中,可燃气体会在电池中积累,再加上高温,可能导致火灾。

 

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但是,尽管有所有这些缺点,锂离子电池仍然被使用,而且有一些措施将使电池更加安全。要使电池被认为是安全的,需要满足四个主要要求,它们是:高导电性、稳定和可控的固体-电解质界面(SEI)、锂盐的热稳定性,以及阴极材料不应溶解在电解质中。所以很明显,第一条和第四条是使用锂盐和不溶于电解质的材料实现的,但第二条和第三条是有改进空间的地方。使用诸如对温度敏感的分离器等策略是一种选择。在这种解决方案中,分离器的材料在达到一定温度时就会融化,增加电阻。额外的电阻应该足以停止电池,停止任何额外的热量产生,从而防止热失控事件

 

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安全使用锂离子电池

量热法--对热交换的研究--有助于确定风险以及如何解决这些风险。为了实现这一目标,在开发阶段,必须让电池经历可能发生故障的潜在条件,并研究其潜在影响。在这些情况下,电池可能表现异常,积累热量,能够准确记录是防止事故发生的好办法。为了使电池能够销售和分配,应该对电池进行严格的测试并记录结果。然后,这些测试必须与法规进行比较--例如EN 60086-4、IEC 62619或UL 1642。

 

当获得锂离子动力设备时,最基本的是它们的使用安全。2022年12月的最新报告显示,与这种电池有关的火灾有所增加--平均每月28%,火灾调查人员往往将这些事件与劣质、损坏或错误充电的设备联系起来。市场调查显示,至少有59个在线上市的电动自行车和电动摩托车充电器低于最低要求,包括不包含保险丝,这将在发生故障事件时防止火灾。因此,在使用由锂离子电池供电的设备时,最基本的是遵循制造商提供的说明,并始终确保它们符合标准,并标有相应的批准标志

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2022-04-04T13:28:15+01:00

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