Förstå den explosiva risken med polymerlitiumjonbatterier

Baserat på vilken typ av elektrolyt som används, kategoriseras litiumjonbatterier i flytande litiumjonbatterier (LIB) och polymer litiumjonbatterier (PLB), även kända som plast litiumjonbatterier.

PLB använder samma anod- och katodmaterial som flytande litiumjonbatterier, inklusive litiumkoboltoxid, litiummanganoxid, ternära material och litiumjärnfosfat för katoden och grafit för anoden. Den primära skillnaden ligger i den använda elektrolyten: PLB ersätter den flytande elektrolyten med en fast polymerelektrolyt, som kan vara antingen "torr" eller "gelliknande". De flesta PLB använder för närvarande en polymergelelektrolyt.

Nu uppstår frågan: exploderar verkligen polymerlitiumjonbatterier? Med tanke på deras ringa storlek och låga vikt används PLB i stor utsträckning i bärbara datorer, smartphones och annan bärbar elektronik. När dessa enheter ofta bärs runt är deras säkerhet av största vikt. Så, hur tillförlitlig är säkerheten för PLB och utgör de en risk för explosion?

1. PLB använder en gelliknande elektrolyt, som skiljer sig från den flytande elektrolyten i litiumjonbatterier. Denna gelliknande elektrolyt kokar inte eller producerar stora mängder gas, vilket eliminerar risken för våldsamma explosioner.
2. Litiumbatterier kommer vanligtvis med ett skyddskort och anti-explosionslina för säkerheten. Deras effektivitet kan dock vara begränsad i många situationer.
3. PLB:er använder flexibla förpackningar av aluminiumplast, i motsats till metallhölje av flytande celler. Vid säkerhetsproblem tenderar de att svälla snarare än att explodera.
4. PVDF, som rammaterial för PLB, presterar utmärkt.

Säkerhetsföreskrifter för PLB:

• Kortslutning: Orsakas av interna eller externa faktorer, ofta under laddning. Dålig limning mellan batteriplattorna kan också leda till kortslutning. Även om de flesta litiumjonbatterier kommer med skyddskretsar och anti-explosionsledningar, kanske dessa inte alltid är effektiva.
• Överladdning: Om en PLB laddas med för hög spänning för länge kan det orsaka intern överhettning och tryckuppbyggnad, vilket leder till expansion och brott. Överladdning och djupurladdning kan också oåterkalleligt skada batteriets kemiska sammansättning, vilket avsevärt påverkar dess livslängd.

Litium är mycket reaktivt och kan lätt fatta eld. Under laddning och urladdning kan den kontinuerliga uppvärmningen av batteriet och expansionen av producerade gaser öka det inre trycket. Om höljet är skadat kan det leda till läckage, brand eller till och med explosion. Det är dock mer sannolikt att PLB sväller än att explodera.

Fördelar med PLB:

1. Hög arbetsspänning per cell.
2. Stor kapacitetstäthet.
3. Minimal självurladdning.
4. Lång livslängd, över 500 cykler.
5. Ingen minneseffekt.
6. Bra säkerhetsprestanda, med flexibla förpackningar i aluminiumplast.
7. Ultratunn, kan passa in i kreditkortsstorlekar.
8. Lättvikt: Inget behov av metallhölje.
9. Större kapacitet jämfört med motsvarande litiumbatterier.
10. Lågt inre motstånd.
11. Utmärkta urladdningsegenskaper.
12. Förenklad design av skyddstavla.

Nackdelar med PLB:

1. Hög produktionskostnad.
2. Behov av skyddskretsar.