مقدمة:
بطاريات الليثيومأصبحت بطاريات الليثيوم جزءًا لا يتجزأ من حياتنا اليومية، فهي تُشغّل كل شيء بدءًا من الهواتف الذكية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة وصولًا إلى المركبات الكهربائية وأنظمة تخزين الطاقة. ورغم استخدامها الواسع، فقد سُجّلت حالات حرائق وانفجارات، وإن كانت نادرة، إلا أنها أثارت مخاوف بشأن سلامتها. لذا، يُعدّ فهم العوامل التي قد تؤدي إلى مثل هذه الحوادث أمرًا بالغ الأهمية لضمان الاستخدام الآمن والموثوق لبطاريات الليثيوم.
تُعد انفجارات بطاريات الليثيوم مشكلة خطيرة تتعلق بالسلامة، وأسباب حدوثها معقدة ومتنوعة، وتشمل بشكل رئيسي العوامل الداخلية والخارجية.
العوامل الداخلية
قصر الدائرة الداخلية
سعة القطب السالب غير كافية: عندما تكون سعة القطب السالب للقطب الموجب في بطارية الليثيوم غير كافية، لا تستطيع ذرات الليثيوم المتولدة أثناء الشحن الدخول إلى البنية البينية للجرافيت في القطب السالب، فتترسب على سطحه مكونةً بلورات. قد يؤدي تراكم هذه البلورات على المدى الطويل إلى حدوث ماس كهربائي، مما يتسبب في تفريغ سريع لبطارية الليثيوم، وتوليد حرارة عالية، واحتراق غشاء البطارية، ثم انفجارها.
امتصاص الماء من القطب الكهربائي وتفاعل الإلكتروليت: بعد امتصاص القطب الكهربائي للماء، قد يتفاعل مع الإلكتروليت لإنتاج انتفاخات هوائية، مما قد يتسبب في حدوث دوائر قصر داخلية.
مشاكل الإلكتروليت: قد تؤثر جودة وأداء الإلكتروليت نفسه، بالإضافة إلى كمية السائل المحقون أثناء الحقن والتي لا تفي بمتطلبات العملية، على سلامة البطارية.
الشوائب في عملية الإنتاج: قد تتسبب الشوائب والغبار وما إلى ذلك التي قد توجد أثناء عملية إنتاج البطارية في حدوث دوائر قصر صغيرة.
الهروب الحراري
عند حدوث هروب حراري داخل بطارية الليثيوم، يحدث تفاعل كيميائي طارد للحرارة بين مكونات البطارية الداخلية، وينتج عنه غازات قابلة للاشتعال مثل الهيدروجين وأول أكسيد الكربون والميثان. تؤدي هذه التفاعلات إلى تفاعلات جانبية جديدة، مكونةً حلقة مفرغة، مما يتسبب في ارتفاع حاد في درجة الحرارة والضغط داخل البطارية، ويؤدي في النهاية إلى انفجار.
الشحن الزائد طويل الأمد لخلية البطارية
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
قصر الدائرة الخارجية
على الرغم من أن الدوائر القصيرة الخارجية نادراً ما تتسبب بشكل مباشر في الهروب الحراري للبطارية، إلا أن الدوائر القصيرة الخارجية طويلة الأمد قد تتسبب في احتراق نقاط التوصيل الضعيفة في الدائرة، مما قد يؤدي بدوره إلى مشاكل أمان أكثر خطورة.
درجة حرارة خارجية مرتفعة
في ظل بيئات درجات الحرارة العالية، يتبخر مذيب الإلكتروليت في بطاريات الليثيوم بشكل أسرع، وتتمدد مواد الأقطاب الكهربائية، وتزداد المقاومة الداخلية، مما قد يتسبب في حدوث تسربات، ودوائر قصر، وما إلى ذلك، مما يؤدي إلى حدوث انفجارات أو حرائق.
الاهتزاز الميكانيكي أو التلف
عندما تتعرض بطاريات الليثيوم لاهتزاز ميكانيكي قوي أو تلف أثناء النقل أو الاستخدام أو الصيانة، فقد يتضرر غشاء البطارية أو الإلكتروليت، مما يؤدي إلى اتصال مباشر بين معدن الليثيوم والإلكتروليت، مما يؤدي إلى تفاعل طارد للحرارة، ويؤدي في النهاية إلى انفجار أو حريق.
مشكلة في الشحن
الشحن الزائد: دائرة الحماية خارجة عن السيطرة أو خزانة الكشف خارجة عن السيطرة، مما يتسبب في أن يكون جهد الشحن أكبر من الجهد المقنن للبطارية، مما يؤدي إلى تحلل الإلكتروليت، وتفاعلات عنيفة داخل البطارية، وارتفاع سريع في الضغط الداخلي للبطارية، مما قد يتسبب في انفجارها.
التيار الزائد: قد يتسبب تيار الشحن الزائد في عدم وجود وقت كافٍ لأيونات الليثيوم للاندماج في قطعة القطب، ويتشكل معدن الليثيوم على سطح قطعة القطب، مما يؤدي إلى اختراق الحجاب الحاجز، مما يتسبب في حدوث دارة قصر مباشرة بين القطبين الموجب والسالب وانفجار.
خاتمة
تشمل أسباب انفجار بطاريات الليثيوم حدوث دوائر قصر داخلية، وارتفاع درجة الحرارة بشكل مفاجئ، والشحن الزائد لفترات طويلة، ودوائر قصر خارجية، وارتفاع درجات الحرارة الخارجية، والاهتزازات أو التلف الميكانيكي، ومشاكل الشحن، وغيرها. لذا، عند استخدام بطاريات الليثيوم وصيانتها، من الضروري الالتزام التام بلوائح السلامة ذات الصلة لضمان سلامة البطارية واستقرارها. كما يُعدّ تعزيز الرقابة على السلامة واتخاذ التدابير الوقائية من الوسائل المهمة لمنع انفجار بطاريات الليثيوم.
تُعدّ شركة هيلتك إنرجي شريكك الموثوق في تصنيع حزم البطاريات. بفضل تركيزنا الدؤوب على البحث والتطوير، إلى جانب مجموعتنا الشاملة من ملحقات البطاريات، نقدم حلولاً متكاملة تلبي الاحتياجات المتطورة لهذا القطاع. إن التزامنا بالتميز، وحلولنا المصممة خصيصاً، وشراكاتنا المتينة مع عملائنا، تجعلنا الخيار الأمثل لمصنعي وموردي حزم البطاريات في جميع أنحاء العالم.
إذا كانت لديكم أي أسئلة أو ترغبون في معرفة المزيد، فلا تترددوا في التواصل معنا.تواصل معنا.
طلب عرض أسعار:
جاكلين:jacqueline@heltec-energy.com/ +86 185 8375 6538
سكري:sucre@heltec-bms.com/ +86 136 8844 2313
نانسي:nancy@heltec-energy.com/ +86 184 8223 7713
تاريخ النشر: 24 يوليو 2024