Waarom Sommige Lithium-Ion-Batterijen Ontploffen

{h1}

Nieuwe high-speed thermische beelden hebben in realtime de weggelopen kettingreactie onthuld die ervoor zorgt dat lithium-ionbatterijen smelten en exploderen.

Realtime beelden hebben de kettingreactie veroorzaakt waardoor lithium-ionbatterijen exploderen.

Het proces kan in slechts enkele milliseconden plaatsvinden: oververhitte batterijmodules creëren een domino-effect, produceren meer en meer warmte en de batterij ontploft. Maar het blijkt dat niet alle batterijen even waarschijnlijk zullen falen, volgens een nieuwe studie die vandaag (28 april) is gepubliceerd in het tijdschrift Nature Communications.

"De aanwezigheid van bepaalde veiligheidskenmerken kan de verspreiding van een deel van dit thermische uitwijkproces tegengaan," zei co-auteur Paul Shearing, een chemisch ingenieur aan het University College London in het Verenigd Koninkrijk. Die functies omvatten mechanische steunen in de batterij, zei Shearing.

De resultaten suggereren enkele manieren om oplaadbare lithium-ionbatterijen veiliger te maken, schreven de onderzoekers in de paper. [9 oneven manieren waarop uw technische apparaat u kan verwonden]

Oplaadbare batterijen

Lithium-ionbatterijen zijn de werkpaarden van moderne gadgets; ze zijn te vinden in alles, van smartphones tot jumbojets tot de Tesla Model S. Ze zijn meestal gemaakt van twee lagen materiaal, de anode en de kathode genoemd, gescheiden door een elektrisch geleidende vloeistof. Lithiumionen beginnen in de kathode, een laag materiaal dat, in laptop- en gsm-batterijen, typisch kobalt, mangaan, nikkel en zuurstof bevat. Wanneer de batterijen zijn opgeladen, drijft elektriciteit de lithiumionen van de kathode aan, over een met ionen gevuld elektrolytvocht en in de anode, die is gemaakt van stapels grafiet. Terwijl de batterij leegloopt, keren de lithiumionen terug van de anode terug naar de kathode. De batterijen zitten meestal in cellen; een laptopbatterij kan drie of vier cellen hebben, terwijl een Tesla Model S duizenden kan hebben, zei Shearing.

Kettingreactie

Honderden miljoenen lithium-ionbatterijen worden elk jaar geproduceerd en catastrofale mislukkingen, zoals explosie of smelten, zijn zeldzaam, zei Shearing. Toch zijn er sinds 2002 43 productretraites voor defecte lithium-ionbatterijen, volgens de Amerikaanse Consumer Product Safety Commission.

Batterijen kunnen opblazen of smelten wanneer interne elektrische componenten kortsluiten, wanneer mechanische problemen optreden na een val of een ongeluk, of wanneer ze verkeerd zijn geïnstalleerd, zei Shearing. Maar in het hart komen al deze storingen voor omdat een deel van de batterij te heet wordt en niet snel genoeg kan afkoelen, waardoor een kettingreactie ontstaat die meer en meer warmte genereert.

"Het is een soort van dit sneeuwbalproces dat we thermal runaway noemen," vertelde Shearing aan WordsSideKick.com.

Tijdens thermische wegloop kunnen de miniatuurbatterijmodules smelten en warmte afgeven, en het elektrolytmateriaal tussen de anode en de kathode kan zelfs koken, zei Shearing.

></p><figcaption><p>Typische batterijen worden aangedreven door een chemische reactie. [Zie volledige infographic]</p>Krediet: door Karl Tate, Infographics Artist </figcaption> </figure><p>Om meer te weten te komen over deze gevaarlijke kettingreactie, verwarmden Shearing en zijn collega's commerciële lithium-ionbatterijen tot 482 graden Fahrenheit (250 graden Celsius). Met behulp van een snelle 3D-camera en een deeltjesversneller, die de batterijen bombardeerde met synchrotron-röntgenstralen, nam het team thermische beelden van de batterijen op toen ze de overgang naar oververhitting en thermische uitwijking ondergingen.</p><p><strong>Veiliger batterijen</strong></p><p>Zelfs bij hoge temperaturen faalden niet alle batterijen - sommige hadden interne veiligheidsvoorzieningen die de gevaarlijke reactie verhinderden. Van degenen die het niet deden, bleven de batterijen met interne steunen intact tot de interne temperatuur een verzengende 1.830 F (1.000 C) bereikte. Op dat moment smolten de interne kopermaterialen, wat leidde tot de weggelopen kettingreactie.</p><p>Maar de batterijen zonder deze interne steunen explodeerden, waarschijnlijk omdat hun interne kernen instortten, wat de interne elektrische componenten kon hebben kortgesloten, toonde de studie aan.</p><p>De nieuwe techniek biedt een manier om veiligheidsvoorzieningen in batterijen in de toekomst systematisch te testen, zei Shearing.</p><p>Hoewel exploderende batterijen angstaanjagend klinken, zijn ze eigenlijk vrij zeldzaam, zei Shearing. Immers, de meeste mensen bakken hun iPhones niet tijdens het dagelijks gebruik, zei hij.</p><p>

Volg Tia Ghose op tjilpen en Google+. Volg WordsSideKick.com @wordssidekick, Facebook & Google+. Oorspronkelijk gepubliceerd op WordsSideKick.com.


Video Supplement: Hoverboard Internals & Battery: Self Balancing Two Wheel Scooter See the Battery!.




WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com