فهم المخاطر المتفجرة لبطاريات ليثيوم أيون البوليمر

بناءً على نوع الإلكتروليت المستخدم، يتم تصنيف بطاريات الليثيوم أيون إلى بطاريات ليثيوم أيون سائلة (LIB) وبطاريات ليثيوم أيون بوليمر (PLB)، والمعروفة أيضًا ببطاريات ليثيوم أيون البلاستيكية.

تستخدم PLBs نفس مواد الأنود والكاثود مثل بطاريات الليثيوم أيون السائلة، بما في ذلك أكسيد كوبالت الليثيوم، وأكسيد منغنيز الليثيوم، والمواد الثلاثية، وفوسفات حديد الليثيوم للكاثود، والجرافيت للأنود. يكمن الاختلاف الأساسي في الإلكتروليت المستخدم: تستبدل PLBs الإلكتروليت السائل بإلكتروليت بوليمر صلب، والذي يمكن أن يكون إما "جافًا" أو "يشبه الهلام". تستخدم معظم PLBs حاليًا إلكتروليت هلام البوليمر.

والآن، السؤال الذي يطرح نفسه: هل تنفجر بطاريات الليثيوم أيون البوليمرية حقًا؟ نظرًا لصغر حجمها وخفة وزنها، تُستخدم أجهزة PLB على نطاق واسع في أجهزة الكمبيوتر المحمولة والهواتف الذكية وغيرها من الأجهزة الإلكترونية المحمولة. مع حمل هذه الأجهزة في كثير من الأحيان، فإن سلامتها لها أهمية قصوى. إذن، ما مدى موثوقية سلامة PLBs، وهل تشكل خطر الانفجار؟

1. تستخدم PLBs إلكتروليتًا يشبه الهلام، ويختلف عن الإلكتروليت السائل الموجود في بطاريات الليثيوم أيون. هذا المنحل بالكهرباء الذي يشبه الهلام لا يغلي أو ينتج كميات كبيرة من الغاز، وبالتالي يلغي احتمال حدوث انفجارات عنيفة.
2. تأتي بطاريات الليثيوم عادة مع لوحة حماية وخط مضاد للانفجار من أجل السلامة. ومع ذلك، يمكن أن تكون فعاليتها محدودة في كثير من الحالات.
3. تستخدم PLBs عبوات بلاستيكية مرنة من الألومنيوم، بدلاً من الغلاف المعدني للخلايا السائلة. وفي حالة وجود مشكلات تتعلق بالسلامة، فإنها تميل إلى الانتفاخ بدلاً من الانفجار.
4. يعمل PVDF، باعتباره مادة إطارية لـ PLBs، بشكل ممتاز.

احتياطات السلامة لـ PLBs:

• ماس كهربائى: يحدث بسبب عوامل داخلية أو خارجية، غالبًا أثناء الشحن. يمكن أن يؤدي ضعف الترابط بين ألواح البطارية أيضًا إلى حدوث دوائر قصيرة. على الرغم من أن معظم بطاريات الليثيوم أيون تأتي مع دوائر حماية وخطوط مضادة للانفجار، إلا أنها قد لا تكون فعالة دائمًا.
• الشحن الزائد: إذا تم شحن PLB بجهد عالي جدًا لفترة طويلة جدًا، فقد يتسبب ذلك في ارتفاع درجة الحرارة الداخلية وتراكم الضغط، مما يؤدي إلى التمدد والتمزق. يمكن أن يؤدي الشحن الزائد والتفريغ العميق أيضًا إلى إتلاف التركيب الكيميائي للبطارية بشكل لا رجعة فيه، مما يؤثر بشكل كبير على عمرها الافتراضي.

الليثيوم شديد التفاعل ويمكن أن يشتعل بسهولة. أثناء الشحن والتفريغ، يمكن أن يؤدي التسخين المستمر للبطارية وتمدد الغازات المنتجة إلى زيادة الضغط الداخلي. إذا تعرض الغلاف للتلف، فقد يؤدي ذلك إلى حدوث تسرب أو حريق أو حتى انفجار. ومع ذلك، من المرجح أن تنتفخ PLBs أكثر من أن تنفجر.

مزايا PLBs:

1. ارتفاع الجهد العمل لكل خلية.
2. كثافة سعة كبيرة.
3. الحد الأدنى من التفريغ الذاتي.
4. دورة حياة طويلة، أكثر من 500 دورة.
5. لا تأثير الذاكرة.
6. أداء جيد للسلامة، باستخدام عبوات بلاستيكية مرنة من الألومنيوم.
7. رفيع للغاية، ويمكن أن يتناسب مع المساحات بحجم بطاقة الائتمان.
8. خفيف الوزن: لا حاجة لغلاف معدني.
9. سعة أكبر مقارنة ببطاريات الليثيوم ذات الحجم المماثل.
10. مقاومة داخلية منخفضة.
11. خصائص التفريغ ممتازة.
12. تصميم مبسط للوحة الحماية.

عيوب PLBs:

1. ارتفاع تكلفة الإنتاج.
2. الحاجة إلى دوائر الحماية.