Disclaimer - ik ben geen expert op het gebied van batterijen, maar ik doe wat gerelateerd werk met die specifieke typen.

Lithium-ionbatterijen verschillen een beetje van 'gewone' loodzuurbatterijen doordat de Li-ionbatterijen kunnen gedurende korte tijd meer stroom leveren dan wat hun typeplaatje anders zou aangeven. De handelsmeetterm voor dit effect wordt C-rate genoemd. Het nadeel van het overschrijden van een 1C (normale ontlading) -snelheid is dat het meer warmte in de batterij creëert, de batterij sneller verslijt en alleen veilig kan worden gedaan gedurende korte perioden.

Dus het vermogen om de normale 1C-snelheid te overschrijden, en het feit dat batterijen de neiging hebben om te worden blootgesteld aan veel slijtage door omgevingsfactoren, leidt tot problemen binnen de interne verbindingen van de batterij. Deze blogpost van The Economist legt goed uit welke thermische cascade de thermische storing veroorzaakt.

Wanneer de batterij is opgeladen, worden lithiumionen vanuit de elektrolyt naar binnen gedreven. een koolstofanode. Wanneer de batterij leeg is, stromen ze terug, waardoor een evenwichtige stroom elektronen ontstaat in een circuit dat het apparaat van stroom voorziet. Het probleem ontstaat als er een kleine fout is of er schade wordt veroorzaakt aan de extreem dunne scheiders die de elementen van de batterij uit elkaar houden. Dit kan leiden tot een interne kortsluiting en een daaropvolgende warmteopbouw. Dit kan leiden tot wat bekend staat als een "thermische runaway", waarbij de batterij oververhit raakt en vlam kan vatten.

Hier is een goede bron met zeer gedetailleerde informatie over Li-Ion-gevaren: Beoordeling van gevaren en gebruik van lithium-ionbatterijen

_{( Lithium- Beoordeling van het gevaar van ionenbatterijen en beoordeling van het gebruik . Celina Mikolajczak, et al. Juli 2011. Fire Protection Research Foundation)}

Ik zal het hieronder samenvatten:

• Wat is de chemische samenstelling van een lithiumion- en lithium-polymeerbatterij?

Kathodemateriaal varieert, meestal wordt LiCoO2 of LiFePO4 gebruikt. Anode is meestal gebaseerd op grafiet (koolstof). Het grootste brandgevaar is de elektrolyt: deze bestaat uit lithiumzouten opgelost in een organisch oplosmiddel.

Het organische oplosmiddel is qua ontvlambaarheid vergelijkbaar met benzine. Er is wat lopend onderzoek naar niet-ontvlambare elektrolyten, maar deze worden nog niet algemeen gebruikt en werken waarschijnlijk niet zo goed als de huidige elektrolyten. Een niet-ontvlambare elektrolyt zou het brandrisico aanzienlijk verminderen, maar de hoge temperatuur kan nog steeds ontbranden, b.v. plastic onderdelen in de buurt.

• Waarom ontploffen of vatten oplaadbare lithiumion & lithium-polymeerbatterijen?

De batterijen slaan een grote hoeveelheid energie. Als deze energie per ongeluk vrijkomt door b.v. kortsluiting of fysieke schade zal de batterij opwarmen. Bovendien, wanneer de temperatuur hoger is dan ongeveer 150 ° C, zal het lithium in de batterij chemisch gaan reageren en zelfs nog meer warmte afgeven, wat een thermische ontsnapping wordt genoemd.

Wanneer de elektrolytvloeistof opwarmt, zal het uitzetten, en op een gegeven moment overschrijdt de druk de sterkte van de batterijbehuizing. De batterijen zijn ontworpen met een overdrukventiel, waardoor de elektrolyt relatief langzaam kan weglekken. Als de ventilatieopening niet goed werkt, is de enige uitweg als de batterijbehuizing explodeert.

Het maakt niet uit hoe de elektrolyt eruit is gekomen, het is ontvlambaar en de batterijbehuizing is op dit punt waarschijnlijk erg heet. Hierdoor zal de elektrolyt vaak ontbranden, waardoor er nog meer energie vrijkomt en mogelijk ook andere batterijcellen in de buurt oververhit raken.

• Waarom kunnen ontploffingen van de oplaadbare batterij en vlam vatten niet worden voorkomen?

Ze worden in zeer grote mate voorkomen. Vergeleken met de hoeveelheid li-ionbatterijen die momenteel in de wereld worden gebruikt, komen er maar heel weinig branden voor. De meeste branden die zich voordoen, zijn afkomstig van producten van lage kwaliteit die niet beschikken over de veiligheidssystemen zoals een beveiligingscircuit en vaak ook de batterijen overbelasten.

Maar uiteindelijk is het vergelijkbaar met "waarom kunnen woningbranden niet worden voorkomen ". Als je brandbare materialen en energie op dezelfde plek hebt, zullen ze uiteindelijk samen brand veroorzaken.

De chemische stof in de batterij begint op te warmen, waardoor de afscheider achteruitgaat. De batterij kan een temperatuur bereiken van meer dan 1000 graden F. Op dit punt kunnen brandbare elektrolyten ontbranden of zelfs exploderen wanneer ze worden blootgesteld aan zuurstof.

Lithiumbatterij is "gevaarlijker". Het is door veel luchtvaartmaatschappijen beperkt (Wh limited) als handbagage voor passagiers en verboden als vracht.

Als u een nieuw systeem ontwerpt, kies dan niet voor lithium als uw product geen klein formaat / gewicht per wattuur vereist.

Ontwerpers en consumenten van mobiele telefoons, zie afmeting / gewicht / bedrijfsuren zijn key-to-sale en accepteer het 'risico'.

Voertuigen kunnen zich een groter batterijformaat / -gewicht veroorloven, en niet-lithiumbatterijen worden veel gebruikt.

De droom-voering is overgestapt op lithium en het resultaat was niet bepaald soepel. Gsm en externe accu die in brand vliegen zijn al jaren regelmatig nieuwsitems. Het werkelijke uitvalpercentage is niet 'hoog', beschouw het aantal gebruikte batterijen en het risico wordt door velen als 'acceptabel' beschouwd.

Gebruik lithium, als u dat echt nodig heeft. Gebruik het niet als u zich een iets grotere maat / gewicht in uw ontwerp kunt veroorloven.