Անվտանգություն մարտկոցի պահպանման ընտրանքներում

2020-09-08 03:38

Անվտանգությունը լիիթիման մարտկոցներով լիարժեք նախագծման առանձնահատկություն է և դա լավ հիմքերի վրա է: Ինչպես բոլորս տեսանք, քիմիան և էներգիայի խտությունը, որոնք թույլ են տալիս լիթիում-իոնային մարտկոցները այդքան լավ աշխատել, դրանք նաև դյուրավառ են դարձնում, ուստի մարտկոցների անսարքության դեպքում դրանք հաճախ տպավորիչ և վտանգավոր խառնաշփոթ են ստեղծում:

Բոլոր լիթիումի քիմիաները հավասարապես չեն ստեղծվում: Իրականում, ամերիկյան սպառողների մեծ մասը ՝ մի կողմ, էլեկտրոնային էնտուզիաստները, ծանոթ են միայն լիթիումի լուծույթների սահմանափակ տիրույթին: Ամենատարածված վարկածները կառուցված են կոբալտի օքսիդի, մանգանի օքսիդի և նիկելի օքսիդի ձևակերպումներից:

Նախ, եկեք մի քայլ հետ կատարենք ժամանակին: Լիթիում-իոնային մարտկոցները շատ ավելի նորամուծություն են և միայն շուրջ 25 տարի են: Այս ընթացքում լիթիումի տեխնոլոգիաները մեծացել են հանրաճանաչության մեջ, քանի որ դրանք ապացուցվել են, որ արժեքավոր են ավելի փոքր էլեկտրոնիկա ՝ ինչպես նոութբուքերն ու բջջային հեռախոսները: Բայց, ինչպես հիշում եք վերջին տարիներին մի շարք նորություններից, լիթիում-իոնային մարտկոցները նույնպես հեղինակություն են ձեռք բերել կրակ բռնելու համար: Մինչև վերջին տարիները սա էր հիմնական պատճառներից մեկը, որ լիթիումը սովորաբար չէր օգտագործվում մեծ մարտկոցներ ստեղծելու համար:

Բայց հետո եկավ լիթիումի երկաթի ֆոսֆատ (LiFePO4): Լիթիումի այս նոր տեսակի լուծույթն ըստ էության ոչ այրվող էր, մինչդեռ թույլ էր տալիս մի փոքր ավելի ցածր էներգիայի խտություն ունենալ: LiFePO4 մարտկոցները ոչ միայն ավելի անվտանգ էին, այլ շատ առավելություններ ունեին լիթիումի այլ քիմիական նյութերի նկատմամբ, մասնավորապես ՝ բարձր էներգիայի կիրառման համար, ինչպիսիք են վերականգնվող էներգիան:

Նախքան կխորանանք լիթիումի երկաթի ֆոսֆատի անվտանգության առանձնահատկությունների մեջ, եկեք մեզ թարմացնենք, թե ինչպես են առաջին հերթին տեղի ունենում լիթիումի մարտկոցի անսարքությունները:

Լիթիում-իոնային մարտկոցները պայթում են, երբ մարտկոցի լրիվ լիցքն ազատվում է, կամ երբ հեղուկ քիմիական նյութերը խառնվում են օտար աղտոտիչների հետ և բռնկվում: Սովորաբար դա տեղի է ունենում երեք եղանակով. Ֆիզիկական վնաս, գերլիցքավորում կամ էլեկտրոլիտի քայքայում:

Օրինակ, եթե ներքին տարանջատիչը կամ լիցքավորող շղթան վնասված է կամ անսարք է, ապա անվտանգության խոչընդոտներ չկան էլեկտրոլիտները միաձուլելուց և պայթուցիկ քիմիական ռեակցիա չառաջացնելու համար, որը պատռում է մարտկոցի փաթեթավորումը, քիմիական խառնուրդը համատեղում թթվածնի հետ և ակնթարթորեն բռնկում է բոլոր բաղադրիչները:

Լիթիումի մարտկոցների պայթյունի կամ կրակի բռնկման մի քանի այլ եղանակներ կան, բայց դրանց նման ջերմային փախուստի սցենարներն ամենատարածվածն են: Չնայած ընդհանուրը հարաբերական տերմին է, քանի որ լիթիում-իոնային մարտկոցները սնուցում են շուկայի վերալիցքավորվող արտադրանքները, և բավականին հազվադեպ է պատահում, որ տեղի ունենան մասշտաբային հետկանչներ կամ անվտանգության վախեր:

Չնայած լիթիումի երկաթի ֆոսֆատի (LiFePO4) մարտկոցները բոլորովին նոր չեն, դրանք պարզապես այժմ գրավում են գլոբալ առևտրային շուկաները: Ահա թե ինչն է արագ քայքայում այն, ինչը LiFePO4 մարտկոցներն ավելի անվտանգ է դարձնում, քան լիթիումի մարտկոցների այլ լուծումներ:

LiFePO4 մարտկոցները առավել հայտնի են իրենց ուժեղ պրոֆիլի շնորհիվ, ինչը ծայրաստիճան կայուն քիմիայի արդյունք է: Ֆոսֆատի վրա հիմնված մարտկոցներն առաջարկում են բարձրակարգ քիմիական և մեխանիկական կառուցվածք, որոնք չեն գերտաքանում մինչև անվտանգ մակարդակներ: Այսպիսով, ապահովելով անվտանգության բարձրացում այլ կաթոդային նյութերով պատրաստված լիթիում-իոնային մարտկոցների նկատմամբ:

Դա պայմանավորված է նրանով, որ LiFePO4- ի լիցքավորված և չլիցքավորված վիճակները ֆիզիկապես նման են և ուժեղ, ինչը թույլ է տալիս իոններին կայուն մնալ թթվածնի հոսքի ընթացքում, որը տեղի է ունենում լիցքավորման ցիկլերի կամ հնարավոր անսարքությունների հետ միասին: Ընդհանուր առմամբ, երկաթի ֆոսֆատ-օքսիդի կապը ավելի ուժեղ է, քան կոբալտ-օքսիդ կապը, ուստի երբ մարտկոցը լիցքավորված է կամ ֆիզիկական վնաս է հասցվում, ապա ֆոսֆատ-օքսիդի կապը մնում է կառուցվածքային կայուն: մինչդեռ լիթիումի այլ քիմիական նյութերում կապերը սկսում են քայքայվել և ազատել ավելորդ ջերմություն, ինչը, ի վերջո, հանգեցնում է ջերմային հոսքի:

Լիթիումի ֆոսֆատի բջիջներն այրվող չեն, ինչը լիցքավորման կամ լիցքաթափման ընթացքում սխալ վարվելու դեպքում կարևոր հատկություն է: Դրանք կարող են նաև դիմակայել ծանր պայմաններին ՝ լինի դա ցրտահարություն, կիզիչ ջերմություն կամ կոպիտ տեղանք:

Երբ ենթարկվում են վտանգավոր իրադարձությունների, ինչպիսիք են բախումը կամ կարճ միացումը, դրանք չեն պայթեն կամ կրակ չեն բորբոքում ՝ էապես նվազեցնելով վնասների ցանկացած հավանականությունը: Եթե ընտրում եք լիթիումի մարտկոցը և ակնկալում եք վտանգավոր կամ անկայուն միջավայրերում օգտագործումը, LiFePO4- ը, ամենայն հավանականությամբ, ձեր լավագույն ընտրությունն է:

LiFePO4 մարտկոցների մեծ մասում կա նաև մարտկոցների կառավարման համակարգ (BMS), որոնք ունեն բազմաթիվ լրացուցիչ անվտանգության առանձնահատկություններ, ներառյալ. գերլարման, գերլարման, ցածր լարման և գերտերմաստիճանի պաշտպանություն, և բջիջները գալիս են պայթյունից չժանգոտվող պողպատե պատյանով:

Հարկ է նաև նշել, որ LiFePO4 մարտկոցները ոչ թունավոր են, ոչ աղտոտող և չեն պարունակում հազվագյուտ հողային մետաղներ ՝ դրանք դարձնելով էկոլոգիապես գիտակցված ընտրություն: Կապարաթթու և նիկելի օքսիդ լիթիումի մարտկոցները զգալի շրջակա միջավայրի ռիսկ են պարունակում (հատկապես կապարի թթու, քանի որ ներքին քիմիական նյութերը քայքայում են կազմը թիմի վրա և, ի վերջո, արտահոսք առաջացնում): Կապարաթթու և լիթիումի այլ մարտկոցների հետ համեմատած ՝ լիթիումի երկաթի ֆոսֆատային մարտկոցներն առաջարկում են զգալի առավելություններ, ներառյալ ՝ լիցքաթափման և լիցքավորման արդյունավետության բարելավում, ավելի երկար կյանք և խորը ցիկլի ունակություն ՝ պահպանելով աշխատանքը: LiFePO4 մարտկոցները հաճախ ունենում են ավելի բարձր գին, բայց ապրանքի կյանքի ավելի երկար ծախսը, նվազագույն սպասարկումն ու հազվադեպ փոխարինումը նրանց դարձնում են արժանի ներդրում և ավելի երկարաժամկետ լուծում:

Հարցե՞ր: Խնդրում եմ կապվեք մեզ հետ