مقدمة:
بطاريات الليثيومأصبحت بطاريات الليثيوم جزءًا لا يتجزأ من حياتنا اليومية، حيث تُشغّل كل شيء، من الهواتف الذكية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة إلى المركبات الكهربائية وأنظمة تخزين الطاقة. تُستخدم بطاريات الليثيوم على نطاق واسع، ولكن سُجِّلت حالات حرائق وانفجارات، وإن كانت نادرة، إلا أنها أثارت مخاوف بشأن سلامتها. يُعد فهم العوامل التي قد تؤدي إلى مثل هذه الحوادث أمرًا بالغ الأهمية لضمان الاستخدام الآمن والموثوق لبطاريات الليثيوم.
تشكل انفجارات بطاريات الليثيوم مشكلة خطيرة تتعلق بالسلامة، وأسباب حدوثها معقدة ومتنوعة، وتشمل في المقام الأول عوامل داخلية وخارجية.
العوامل الداخلية
ماس كهربائي داخلي
سعة القطب السالب غير كافية: عندما تكون سعة القطب السالب للقطب الموجب لبطارية الليثيوم غير كافية، لا يمكن لذرات الليثيوم المتولدة أثناء الشحن أن تلتصق بطبقة الجرافيت الداخلية للقطب السالب، فتترسب على سطحه لتكوين بلورات. قد يؤدي تراكم هذه البلورات على المدى الطويل إلى حدوث ماس كهربائي، وتفريغ سريع لبطارية البطارية، وتوليد حرارة عالية، وحرق غشاء البطارية، ثم انفجارها.
امتصاص الماء من القطب الكهربائي وتفاعل الإلكتروليت: بعد أن يمتص القطب الكهربائي الماء، فإنه قد يتفاعل مع الإلكتروليت لإنتاج انتفاخات هوائية، مما قد يتسبب في حدوث ماس كهربائي داخلي آخر.
مشاكل الإلكتروليت: قد تؤثر جودة وأداء الإلكتروليت نفسه، بالإضافة إلى كمية السائل المحقون أثناء الحقن والتي لا تلبي متطلبات العملية، على سلامة البطارية.
الشوائب في عملية الإنتاج: الشوائب والغبار وما إلى ذلك التي قد توجد أثناء عملية إنتاج البطارية قد تتسبب أيضًا في حدوث دوائر قصيرة جدًا.
الهروب الحراري
عند حدوث خلل حراري داخل بطارية الليثيوم، يحدث تفاعل كيميائي طارد للحرارة بين المواد الداخلية للبطارية، وتنتج غازات قابلة للاشتعال مثل الهيدروجين وأول أكسيد الكربون والميثان. تؤدي هذه التفاعلات إلى تفاعلات جانبية جديدة، مما يُشكل حلقة مفرغة، تُسبب ارتفاعًا حادًا في درجة الحرارة والضغط داخل البطارية، مما قد يؤدي في النهاية إلى انفجارها.
الشحن الزائد لخلية البطارية على المدى الطويل
في ظل ظروف الشحن طويلة الأمد، قد يؤدي الشحن الزائد والتيار الزائد أيضًا إلى ارتفاع درجة الحرارة والضغط، مما قد يتسبب بدوره في مخاطر تتعلق بالسلامة.
العوامل الخارجية
ماس كهربائي خارجي
على الرغم من أن الدوائر القصيرة الخارجية نادراً ما تتسبب بشكل مباشر في ارتفاع حرارة البطارية، إلا أن الدوائر القصيرة الخارجية طويلة الأمد قد تتسبب في احتراق نقاط الاتصال الضعيفة في الدائرة، مما قد يتسبب بدوره في حدوث مشكلات أكثر خطورة تتعلق بالسلامة.
ارتفاع درجة الحرارة الخارجية
في بيئات ذات درجات حرارة عالية، يتبخر مذيب الإلكتروليت في بطاريات الليثيوم بشكل أسرع، وتتمدد مواد القطب، وتزداد المقاومة الداخلية، مما قد يتسبب في حدوث تسرب، ودوائر قصيرة، وما إلى ذلك، مما يتسبب في حدوث انفجارات أو حرائق.
الاهتزاز أو التلف الميكانيكي
عندما تتعرض بطاريات الليثيوم لاهتزازات ميكانيكية قوية أو تلف أثناء النقل أو الاستخدام أو الصيانة، فقد يتلف الحجاب الحاجز أو إلكتروليت البطارية، مما يؤدي إلى اتصال مباشر بين الليثيوم المعدني والإلكتروليت، مما يؤدي إلى تفاعل طارد للحرارة، ويؤدي في النهاية إلى انفجار أو حريق.
مشكلة الشحن
الشحن الزائد: دائرة الحماية خارجة عن السيطرة أو خزانة الكشف خارجة عن السيطرة، مما يتسبب في أن يكون جهد الشحن أكبر من الجهد المقدر للبطارية، مما يؤدي إلى تحلل الإلكتروليت، وردود الفعل العنيفة داخل البطارية، والارتفاع السريع في الضغط الداخلي للبطارية، مما قد يتسبب في الانفجار.
التيار الزائد: قد يؤدي تيار الشحن الزائد إلى عدم حصول أيونات الليثيوم على الوقت الكافي للتضمين في قطعة القطب، ويتشكل معدن الليثيوم على سطح قطعة القطب، ويخترق الحجاب الحاجز، مما يتسبب في حدوث ماس كهربائي مباشر بين القطب الموجب والسالب والانفجار.
خاتمة
تشمل أسباب انفجار بطاريات الليثيوم قصر الدائرة الداخلية، والتسرب الحراري، والشحن الزائد طويل الأمد لخلية البطارية، وقصر الدائرة الخارجية، وارتفاع درجات الحرارة الخارجية، والاهتزازات أو التلف الميكانيكي، ومشاكل الشحن، وغيرها. لذلك، عند استخدام بطاريات الليثيوم وصيانتها، من الضروري الالتزام الصارم بلوائح السلامة ذات الصلة لضمان سلامتها واستقرارها. كما يُعد تعزيز إجراءات السلامة والوقاية من الوسائل المهمة لمنع انفجار بطاريات الليثيوم.
هيلتيك إنرجي شريككم الموثوق في تصنيع حزم البطاريات. بفضل تركيزنا الدؤوب على البحث والتطوير، إلى جانب مجموعتنا الشاملة من ملحقات البطاريات، نقدم حلولاً شاملة تلبي الاحتياجات المتغيرة للصناعة. التزامنا بالتميز، وحلولنا المصممة خصيصاً، وشراكاتنا القوية مع العملاء تجعلنا الخيار الأمثل لمصنعي وموردي حزم البطاريات حول العالم.
إذا كان لديك أي أسئلة أو ترغب في معرفة المزيد، فلا تتردد في الاتصال بنا.تواصل معنا.
طلب عرض الأسعار:
جاكلين:jacqueline@heltec-bms.com/ +86 185 8375 6538
سوكري:sucre@heltec-bms.com/ +86 136 8844 2313
نانسي:nancy@heltec-bms.com/ +86 184 8223 7713
وقت النشر: ٢٤ يوليو ٢٠٢٤