Dalam dua dekad yang lalu, bateri lithium-ion telah digunakan secara meluas dalam peranti mudah alih seperti telefon, komputer riba dan bekalan kuasa mudah alih kerana prestasi cemerlangnya. Mereka digemari kerana ketumpatan tenaga yang tinggi, hayat kitaran yang panjang, kesan memori yang minimum, dan reka bentuk bentuk yang boleh dikawal, dan peranan yang mereka mainkan dalam kehidupan manusia adalah sangat penting.
Bukan itu sahaja, dalam tempoh lima tahun yang lalu, bateri litium-ion juga telah diiktiraf sebagai sumber kuasa terbaik untuk kenderaan elektrik hibrid (HEV), kenderaan elektrik hibrid plug-in dan kenderaan elektrik. Walau bagaimanapun, sambil membawa kemudahan yang hebat, bateri litium-ion juga membawa beberapa potensi bahaya, dan kemalangan yang disebabkan oleh pembakaran dan letupan berlaku sekali-sekala.
Memandangkan bateri litium-ion menduduki kedudukan yang semakin penting dalam kehidupan manusia, prestasi keselamatannya telah menarik lebih banyak perhatian. Di sini kita akan membincangkan sebab bateri litium-ion terus menjadi salah satu sumber tenaga kami yang paling boleh dipercayai dan perkara yang dilakukan untuk memastikan ia kekal selamat.
Jadual Kandungan
Mengapa bateri litium-ion adalah penting dalam kehidupan seharian kita
Isu keselamatan bateri litium-ion
Indeks penilaian prestasi keselamatan bateri lithium-ion
Strategi peningkatan keselamatan bateri litium-ion
Cadangan penggunaan dan penyelenggaraan bateri
Mengapa bateri litium-ion adalah penting dalam kehidupan seharian kita
Sejak akhir abad ke-19 hingga awal abad ke-20, dengan kemajuan sains dan teknologi dan keperluan untuk pembangunan perindustrian, tenaga elektrik telah menjadi sumber tenaga yang sangat diperlukan untuk manusia. Kami telah lama mencari dan membangunkan peranti yang boleh menyimpan tenaga elektrik dengan cekap, mencuba kapasitor, storan tenaga udara termampat, storan tenaga udara cecair, dsb., akhirnya menetap pada bateri kimia.
Bateri kimia terawal boleh dikesan kembali ke bateri asid plumbum pada abad ke-19. Kemudian, selepas 200 tahun pembangunan berterusan, bateri lithium-ion dilahirkan. Oleh kerana ketumpatan tenaga yang tinggi, hayat kitaran yang tinggi, pencemaran alam sekitar yang rendah dan faktor lain, bateri litium-ion dengan cepat menjadi bateri yang paling banyak digunakan di seluruh dunia.
Bateri litium-ion kini digunakan dalam pelbagai bidang, terutamanya dalam tenaga, komunikasi, penyelidikan saintifik, aeroangkasa, dan industri baru muncul. Menurut statistik, pada 2016, kapasiti pasaran bateri lithium-ion China ialah 65.4GWh, dan dalam tempoh lima tahun akan datang, meningkat kepada 324.0GWj pada 2021. Antara 2016 dan 2020, bahagian pasaran global syarikat bateri litium China meningkat daripada 50% kepada 73%. Kemudian, disebabkan kesan wabak itu, ia menurun kepada 70%.
Isu keselamatan bateri litium-ion
Bahaya dalam proses pengeluaran
Litium mempunyai sifat kimia yang sangat aktif, jadi dalam proses pengeluaran, bahan elektrod dan elektrolit bateri litium-ion apabila suhu dalaman meningkat, menimbulkan bahaya keselamatan. Sebaliknya, penggunaan sistem elektrolit, disebabkan oleh voltan penguraian pelarut organik yang rendah, mudah teroksida, menyebabkan bateri terbakar atau meletup jika berlaku kebocoran. Di samping itu, struktur bahan elektrod dan pilihan diafragma atau elektrolit, dsb., mungkin menimbulkan masalah keselamatan tambahan.
Risiko keselamatan semasa penggunaan
Semasa penggunaan, bateri litium-ion juga menimbulkan risiko keselamatan. Contohnya, pengecasan dan nyahcas yang berlebihan semasa penggunaan boleh merosakkan struktur dalaman bateri, yang membawa kepada kebocoran bateri, kebakaran dan masalah lain. Walau bagaimanapun, dengan peningkatan berterusan dan kematangan teknologi sistem pengurusan bateri (BMS), ini tidak mungkin berlaku. Selain itu, apabila bateri litium-ion terhimpit, tercucuk atau terkena, struktur dalaman bateri mungkin rosak, mengakibatkan isu yang sama.
Risiko keselamatan semasa kitar semula
Dengan penggunaan besar-besaran bateri litium-ion, bilangan bateri bersara juga meningkat dari tahun ke tahun. Semasa proses kitar semula bateri yang dinyahaktifkan, bahan toksik seperti kobalt dan nikel mungkin bocor dari bateri, yang menimbulkan ancaman kepada alam sekitar dan kesihatan manusia. Jika struktur dalaman bateri menjadi rosak atau sisa tenaga elektrik dilepaskan, kemungkinan kebakaran juga menjadi lebih besar.
Indeks penilaian prestasi keselamatan bateri lithium-ion
Di bawah, kita akan melihat indeks penilaian keselamatan bateri litium-ion untuk lebih memahami perkara yang ditunjukkan oleh pelbagai penilaian:
IEC62133 ialah piawaian ujian keselamatan untuk bateri dan bateri litium-ion, serta keperluan keselamatan untuk menguji bateri sekunder dan bateri yang mengandungi elektrolit alkali atau bukan berasid. Ia digunakan untuk menguji LiB yang digunakan dalam elektronik mudah alih dan aplikasi lain. IEC62133 menangani bahaya kimia dan elektrik serta isu mekanikal seperti getaran dan kejutan yang boleh menimbulkan ancaman kepada pengguna dan alam sekitar.
UN/DOT38.3 (juga dikenali sebagai ujian T1-T8 dan UNST/SG/AC.10/11/Rev.5) meliputi semua ujian keselamatan pengangkutan untuk LIB, bateri logam litium dan bateri secara umumnya. Piawaian ujian terdiri daripada lapan ujian (T1-T8), semuanya memfokuskan pada bahaya pengangkutan tertentu. UN/DOT38.3 ialah piawaian pensijilan kendiri yang tidak memerlukan ujian pihak ketiga yang bebas, tetapi penggunaan makmal ujian pihak ketiga adalah perkara biasa untuk mengurangkan risiko litigasi sekiranya berlaku kemalangan.
IEC62619 meliputi piawaian keselamatan untuk bateri litium sekunder dan pek bateri dan menentukan keperluan aplikasi keselamatan untuk LIB dalam aplikasi elektronik dan industri lain. Keperluan ujian standard IEC62619 sesuai untuk aplikasi pegun dan dinamik. Aplikasi pegun termasuk telekomunikasi, bekalan kuasa tidak terganggu (UPS), sistem penyimpanan tenaga elektrik, suis utiliti, bekalan kuasa kecemasan dan aplikasi serupa. Aplikasi kuasa termasuk forklift, kereta golf, kenderaan berpandu automatik (AGV), kereta api dan kapal serta tidak termasuk kenderaan jalan raya.
UL1642 ialah standard UL untuk keselamatan bateri litium, yang menentukan keperluan standard untuk bateri litium primer dan sekunder yang digunakan sebagai sumber kuasa dalam produk elektronik. Liputan teknikal termasuk bateri litium yang digunakan oleh juruteknik profesional serta yang digunakan oleh pengguna biasa. Bateri litium yang digunakan oleh juruteknik profesional hendaklah mengandungi 5 gram atau kurang logam litium bagi setiap unit bateri, manakala kandungan dalam bateri untuk kegunaan pengguna tidak boleh melebihi 1 gram. Bateri yang melebihi piawaian ini memerlukan pemeriksaan dan ujian lanjut untuk menentukan sama ada bateri boleh digunakan untuk tujuan yang dimaksudkan. UL1642 tidak melindungi risiko ketoksikan akibat pengambilan bateri litium, atau pendedahan kepada logam litium akibat kerosakan atau pemotongan bateri.
UL2580 ialah piawaian keselamatan bateri UL untuk kenderaan elektrik dan terdiri daripada beberapa ujian, termasuk: litar pintas bateri arus tinggi, picit bateri dan picit sel bateri (menegak)
Strategi peningkatan keselamatan bateri litium-ion
Bateri litium-ion digunakan secara meluas dalam kenderaan elektrik, sistem penyimpanan tenaga, elektronik pengguna dan produk lain, dan keselamatannya berkaitan secara langsung dengan kehidupan orang ramai. Kemalangan bateri, seperti yang disebabkan oleh larian haba, letupan, dsb., boleh mengakibatkan kematian yang serius dan kerugian harta benda.
Beberapa perkembangan terkini yang berkaitan dengan keselamatan bateri litium-ion termasuk:
Perkembangan teknologi baru
Pengenalan teknologi keselamatan baharu, seperti jalur gulung sejuk bersalut nikel elektrolitik Ecovolta yang diperbuat daripada penyambung bateri, yang secara automatik memutuskan sambungan bateri yang rosak daripada pek bateri yang lain apabila timbul masalah, membantu mengelakkan kemalangan. Selain itu, reka bentuk struktur pek bateri sentiasa dipertingkatkan melalui bahan yang lebih kukuh dan teknologi pembungkusan berkekuatan tinggi untuk membantu mereka menahan kejutan luaran.
Optimumkan sistem pengurusan bateri (BMS), mengukuhkan pemantauan masa nyata status pek bateri, mengesan dan mengendalikan anomali tepat pada masanya. Di samping itu, bahan bateri yang lebih selamat sentiasa dibangunkan dan dilaksanakan, seperti komposisi yang lebih baik dalam elektrod positif, elektrod negatif, dan elektrolit untuk mengurangkan risiko pelarian haba.
Strategi lain melibatkan pengoptimuman reka bentuk bateri, seperti penggunaan elektrod filem nipis, anod silikon dan teknologi baharu lain untuk meningkatkan kestabilan haba bateri. Meningkatkan peranti perlindungan bateri, seperti menambah bahan kalis api antara elektrod positif dan negatif, diafragma kalis letupan, dsb., juga membantu mengurangkan kesan litar pintas dan pelarian haba.
Kajian saintifik
Secara umum, kebanyakan bateri litium-ion terdiri daripada membran poliolefin, elektrolit organik cecair (termasuk vinil karbonat, dietil karbonat, dan dimetil karbonat), garam litium, dan elektrod positif dan negatif. Kestabilan haba yang rendah dan kemudahbakaran diafragma dan elektrolit secara amnya dianggap sebagai punca utama pembakaran dan letupan bateri lithium-ion. Oleh itu, adalah amat penting untuk meningkatkan keselamatan bateri litium-ion dari perspektif diafragma dan elektrolit. Di satu pihak, dengan menggabungkan bahan kalis api cecair berasaskan fosfat, penyelidik boleh mencapai pengurangan ketara dalam kemudahbakaran elektrolit dan meningkatkan prestasi elektrokimia bateri litium. Radikal fosforus-oksigen yang dihasilkan pada suhu tinggi boleh secara aktif memerangkap radikal bebas yang dihasilkan melalui pembakaran untuk menamatkan pembakaran. Sebaliknya, penyelidik telah membangunkan sejumlah besar membran berasaskan bukan organik, yang digunakan secara meluas untuk meningkatkan kestabilan haba dan keliangan membran, memberikan bateri litium-ion prestasi keselamatan yang lebih tinggi dan prestasi elektrokimia yang sangat baik.
Sistem kitar semula bunyi
Seperti yang telah kami nyatakan sebelum ini, dengan aplikasi besar-besaran bateri litium-ion, bilangan bateri yang telah bersara juga meningkat dari tahun ke tahun, dan penubuhan sistem kitar semula bateri litium-ion yang baik adalah sangat penting untuk penggunaan rasional sumber, perlindungan alam sekitar, dan promosi pembangunan industri tenaga baharu. Pembinaan sistem bateri litium-ion yang dinyahaktifkan melibatkan banyak aspek, termasuk penyimpanan bateri dan pengurusan pengangkutan, penyelidikan dan pembangunan teknologi kitar semula, reka bentuk bateri, penubuhan sistem sumber baharu, publisiti dan popularisasi. Bagi individu, ia juga penting untuk menambah garis panduan kitar semula yang selamat dengan pemahaman tentang bahaya bateri, dan amalan selamat mengitar semula bateri mengikut peraturan.
Walaupun bateri litium-ion menimbulkan risiko keselamatan tertentu semasa proses pengeluaran, penggunaan dan kitar semula, keselamatannya boleh dipertingkatkan dengan berkesan dengan mengoptimumkan proses pengeluaran, mengukuhkan penggunaan bimbingan dan penyeliaan, dan mewujudkan sistem kitar semula dan rawatan yang kukuh. Pada masa hadapan, dengan kemajuan teknologi yang berterusan dan penggunaan bahan baharu, adalah dipercayai bahawa prestasi keselamatan bateri litium-ion akan dipertingkatkan lagi, membawa lebih banyak kemudahan dan keselamatan kepada kehidupan kita.
Cadangan penggunaan dan penyelenggaraan bateri
Pengecasan yang betul: Gunakan pengecas asal atau yang mematuhi bateri untuk mengecas dan elakkan menggunakan pengecas yang tidak serasi. Jangan biarkan bateri dinyahcas sepenuhnya sebelum mengecas; cuba cas apabila bateri kurang daripada 20%. Semasa mengecas, pilih pengecasan perlahan, jika ia tersedia, dan elakkan pengecasan pantas untuk memanjangkan hayat bateri.
Penggunaan yang betul: Elakkan berjalan pada beban tinggi untuk masa yang lama supaya tidak menyebabkan bateri terlalu panas. Di bawah penggunaan biasa, bateri harus dikekalkan pada suhu yang sesuai, dan jangan dedahkan bateri kepada suhu tinggi atau rendah. Selain itu, elakkan membiarkan bateri tidak aktif dalam tempoh yang lama supaya tidak menyebabkan prestasi bateri merosot.
Penyimpanan: Jika anda tidak berniat untuk menggunakan bateri untuk tempoh masa yang lama, simpannya dalam persekitaran yang kering dan sejuk (berbanding dengan keadaan suhu tinggi atau rendah). Apabila dimasukkan ke dalam storan, kuasa bateri hendaklah berada pada kira-kira 50% untuk membantu memanjangkan hayat bateri.
Elakkan pengecasan dan pelepasan yang berlebihan: Jangan cas bateri hingga 100% atau biarkan ia dinyahcas hingga 0% – cuba simpan dalam julat 20-80%. Pengecasan berlebihan dan nyahcas boleh memendekkan hayat bateri.
Semak prestasi bateri dengan kerap: Jika anda mendapati hayat bateri berkurangan dengan ketara atau prestasi berkurangan, semak atau gantikan bateri jika perlu.
Untuk lebih banyak penyelesaian perdagangan, gambaran keseluruhan industri dan perspektif baharu tentang idea perniagaan, pastikan anda melanggan Cooig.com Membaca.
